איך AMD עקפה את אינטל

אינטל למדה לא לזלזל ב-AMD מאז שהאתלון יצא לשוק והראה כי, ביישומים עסקיים לפחות, הוא יעיל יותר מפנטיום 4. היתרונות של אתלון לא באו לביטוי כאשר היה מדובר בהרצת יישומי מולטימדיה - לפנטיום 4 היה יתרונות של מהירות שעון ומנוע מיוחד לעיבוד פקודות SSE2 - ולכן AMD נאלצה להתחרות בשוק הפרטי על מחירים ולא בזכות יתרונות טכניים.

כך, בשוק המסורתי שלה, AMD לא הצליחה לשמור על שולי רווח גבוהים, שיממנו את פיתוח טכנולוגיות היצור בקצב שהכתיבה אינטל. מצד שני, לאתלון הייתה הארכיטקטורה האופטימלית ליישומי שרתים - Pipeline קצר, מטמון גדול ומספר רב של מעבדי שלמים - אך כאן הקדימה אינטל ובנתה חומה בדמות מעבדי Xeon.

הבדלי בית ועבודה

המעבדים האלה אומנם משתמשים במנוע פנטיום (פנטיום-4 בגרסה הנוכחית) אבל מהנדסי אינטל זיהו מוקדם את ההבדלים המהותיים בין הדרישות של שרת ולדרישות של PC ביתי או תחנת עבודה. בשרתים חשוב יותר להגדיל את המטמון מלהגדיל את מהירות השעון.

כשלשרותו מטמון גדול מאוד, גם כאשר השרת קופץ כל הזמן מיישום ליישום ומלקוח ללקוח, הוא עדיין יימצא את הנתונים מחכים לעיבוד במטמון ללא צורך בהבאתם מהזיכרון הראשי. החשיבות של ההיבט הזה עולה על כל שיקול אחר ולכן בכל מבחני הביצועים לשרתים עד לאחרונה, שרתים מבוססי Xeon קירקסו את המתחרים ממשפחת AMD.

נוסחת המטמון התופח

באינטל האמינו כי הם עלו על נוסחה בטוחה להצלחה. כך המטמון L3 ב- Xeon תפח ממהדורה למהדורה, עד שהגיע ל-3 מגה בייט, גם כאשר המחיר היה ויתור על מהירות שעון מרבית בגלל הגידול בשטח השבב. במיוחד כאשר מדובר בגרסה לשרתים מרובי-מעבדים (MP), שכוללת מנגנון סינכרון לארבעה מעבדים הפועלים במקביל.

כאשר מנסים לסנכרן בין ארבעה מעבדים לא די בחלוקת עבודה ביניהם (מה שקורה ב"אשכול" רגיל של שרתים, ללא סינכרון מיוחד), אלא יש צורך לוודא שכולם "רואים" בכל רגע את אותם נתונים וכך העבודה יכולה להתקדם דרך כל מעבד פנוי ללא חלוקה מוקדמת של משימות.

לכל מעבד מטמון

מאחר וכל מעבד כולל מטמון גדול ובו נתונים שמחכים לכתיבה לזיכרון הראשי (אחרי עיבוד ושינויים ולפני שאפיק המעבד מתפנה לתפקידים פחות דחופים מהבאת נתונים חדשים מהזיכרון) צריך לוודא שכל המעבדים מודעים למה שקורה במטמונים של כולם.

כלומר, כאשר מעבד כלשהו מוצא נתונים מבוקשים במטמון שלו, או בזיכרון, הוא לא יכול להשתמש בהם עד שלא יתברר כי הם לא עברו שינוי שעוד לא עודכן בזיכרון וממתינים לכתיבה במטמון של מעבד אחר. המנגנון הזה, שמוטמע במעבדי Xeon-MP כמו גם ב-Athlon-MP מאלץ את השבבים לרוץ קצת יותר לאט משבבים של תחנות עבודה.

תפוקה לא שונה מהותית

עם המשאבים המסיביים שלה, אינטל הייתה יכולה לתמוך ב-Xeon עם ערכות שבבים ייעודיות ולמעשה להשתלט על השוק של שרתים קטנים (2-1 מעבדים) ובינוניים (8-4 מעבדים). התברר כי ביישומי שרתים עסקיים - מסדי נתונים, שירותי אינטרנט, העברת דואר וכדומה - אין כמעט הבדל בין היעילות הסגולית של כל הארכיטקטורות המתחרות.

כלומר, התפוקה הממשית בביצוע טרנסאקציות עבור מהירות שעון נתונה ומספר נתון של מעבדים, לא שונה מהותית בין מחשבי X86, שרתי RISC או מכונות Mainframe. מנועי Xeon, למרות היותם מתאימים יותר למולטימדיה מאשר לתוכנות משרדיות (Office למשל), מצליחים לתפוס מקום בצמרת הודות למהירות שעון גבוהה יותר מרוב מנועי ה-RISC.

מנועי אתלון היו יכולים להוכיח עדיפות אם AMD הייתה מסוגלת לתמוך בהם כראוי. אבל ערכות השבבים שלה לשרתים אכזבו. אינטל מכרה מעבדי Xeon ל-80 עד 85 אחוז מהשוק וצחקה כל הדרך לבנק.

דיון חירום בדרכים ליציאה מהמלכוד

זה המצב בשנת 2000, רגע לפני נפיחת הבועה. בהנהלת AMD מתכנסים לדון בשאלה, איך יוצאים מהמלכוד שהכינה להם אינטל. החומה המתמשכת בין Xeon באגף השרתים לפנטיום-4 באגף תחנות העבודה נראתה בלתי חדירה לאור היכולת של אינטל להקדים את AMD ב-6 עד 12 חודש בטכנולוגיות היצור.

נתח השוק של AMD במחשבים ביתיים זולים היה גדול, אבל שולי הרווח שלו מזעריים בתכלית. בקצה העליון של הסקאלה אינטל התכוננה לשחרר את איטניום, מעבד 64 סיביות שעיקר ייעודו לשרתים אך יש לו גם מקום בתחנות עבודה הנדסיות הודות למנוע חישובי נקודה צפה (Floating Point) מהיר ביותר.

נקודת החולשה

נקודת החולשה היחידה בחזית של אינטל הסתמנה בקו התפר בין Xeon ל-Itanium, בין 32 ל-64 סיביות. האסטרטגיה של אינטל אמרה שבין שני הצדדים מפרידה "קפיצת מדרגה", שדורשת החלפת יישומים (או לפחות קימפול מחדש ואופטימיזציה של היישומים הישנים לפלטפורמה החדשה). ב-AMD נזכרו במה שקרה בראשית שנות ה-80 של המאה ה-20, כאשר נדרשה "קפיצת מדרגה" ממעבדי 8 סיביות למעבדי 16 סיביות. הלקח היה שהתעשייה לא אוהבת קפיצות.

תזכורת: בראשית שנות ה-80, לפני פרוץ ה-PC של יבמ, שוק המיקרו-מעבדים התחלק ברובו הגדול בין שלוש חברות: אינטל הציעה את 8085A, מעבד 8 סיביות די מיושן, שחלקן בשוק הלך והצטמצם במהירות למרות "זכות הראשונים" של משפחתו. מוטורולה הגדילה בהדרגה את נתח השוק של המעבד שלה 6800, בעיקר על חשבון החלק של חברות קטנות ומעבדים מיושנים (דוגמת 6502 שהיה משובץ במחשב המיתולוגי אפל-2).

והגידול המהיר ביותר נרשם בנתח של חברת Zilog, שהמעבד שלה Z80 היה, למעשה, מנוע אינטלי משופר מכל הבחינות. אבל כל שלוש החברות הבינו כי מעבדי 8 סיביות הגיעו לסוף הדרך ויש צורך בפיתוח ארכיטקטורה חדשה, של 16 סיביות, והגדלת טווח הזיכרון מעבר לגבולות 64kB של מעבדי 8 הסיביות. השאלה הייתה איך לבצע את המעבר, בקפיצה גדולה או בצעדים מתונים.

לקחים היסטוריים מחזקי שמרנות

שלוש החברות אימצו שלוש גישות שונות והשיגו תוצאות שונות בצורה קוטבית. Zilog האמינה בפיתוח מנוע חדש מהיסוד, שיהיה יעיל ביותר משום שהוא יבצע את מירב הפקודות במחזור שעון יחיד, ללא שלב של "מיקרוקוד", כמו במעבדי RISC. פיתוח המעבד שלה Z8000 נמשך כפליים מהמתוכנן וכאשר הוא יצא לשוק לא נשארו עבורו לקוחות ולא נשאר כסף בקופה של Zilog.

כך הלכה לעולמה חברה צעירה ומבטיחה, שלא הבינה נכון את מאזן הכוחות בעולם העסקים. מוטורולה בחרה גם היא בפיתוח מנוע חדש לגמרי, אלא שהיא כן ביססה אותו על גרעין מיקרוקוד, שאיפשר לשמור במקצת על תאימות לאחור. 68000 היה מעבד CISC משוכלל שמימש את העקרונות הארכיטקטוניים העדכניים ביותר לזמנו - אבל גם הוא דרש פיתוח ממושך של החומרה ושל התוכנה.

הימור מוצלח

כשהוא יצא לשוק ב-1983 יתרונותיו הטכנולוגיים היו מובהקים, אבל כבר שנה לפני כן הוכרע המאבק העסקי לטובת 8086 של אינטל, שהקדים את כולם וגם היה הכי "תואם לאחור" עם העולם של 8 סיביות. 8086 היה הנחות בין השלושה מבחינה טכנולוגית, אבל תיזמון מושלם והבנה של הצורך למנוע קפיצות, הביאו אותו ואת אינטל לעמדת השליטה. את החידושים הטכנולוגיים דחתה אינטל לדור השני (286) ועוד יותר לשלב הבא בפיתוח ארכיטקטורת X86, המעבד הראשון שלה ל-32 סיביות, 386.

באותן שנים עמדה בפני AMD דילמה שונה מהיום - עם מי ללכת ל-16 סיביות. בהתחלה היא התאהבה בעיצוב המתקדם של Z8000 ונשבעה אמונים ל-Zilog. אבל אחרי שהיא ראתה איך הפיתוח מתמשך מעבר לצפוי ואיך אינטל מצליחה למכור את הסיסמה "16 סיביות עכשיו" ליבמ, היא החליטה להחליף סוסים ולקפוץ לעגלה של X86. זה היה הימור מוצלח, שהשאיר אותה בתמונה עד היום - הרבה אחרי שרוב המתחרים האחרים הפכו לנקודות ציון היסטוריות.

דוגמה קתולית

הלקח "טובה תאימות שמרנית מחדשנות מקפצת" הפך לדוגמה קתולית כשההיסטוריה של 20 השנים אחר כך הוכיחה שוב ושוב, שלא כדאי להתחיל פיתוח מעבד חדש על דף לבן. בין הניסיונות הכושלים אפשר למנות לא מעט מעבדים שלא היה להם סיכוי מחמת נחשלות טכנולוגית, אך הדוגמה הבולטת היא דווקא שבב מאוד מוצלח טכנולוגית, Alpha של דיגיטל, שלא עבר את המשוכה של חוסר תאימות לאחור. לעומתו, 386, 486 וארבע דורות של פנטיום הוכיחו כי הדרך האינטלית מובילה להצלחה - ללא דרמה אבל בביטחון.