dec|芯片的晶体管数量，是如何走到今天？( 二 ) 阿里|阿里巴巴集团|技术岗|阿

然而，与8086相比，8088由于其较窄的数据总线和较小的预取队列而出现性能问题。它体现了顺序处理器的低效率：例如，程序员需要将长指令与短指令交错使用，以避免瓶颈。8088在调用、跳转和中断方面也有困难，因为这些指令重置了预取队列，可能需要15个周期来重新填充。4004需要定制存储芯片，而8088可以使用商品RAM和ROM。客户通常将8088与英特尔的8位锁存器8282处理器、8284时钟发生器、8位8287驱动器、8288总线控制器、8259总线仲裁器和8087数学协处理器配对使用。

8088在第一台IBM PC中赢得了一个重要的设计，确保了英特尔和x86体系结构在个人电脑PC革命的长期中心地位。英特尔并不是唯一一家提供8088解决方案的公司；IBM要求有第二个供应来源，因此英特尔将8088设计授权给AMD、NEC、德州仪器和其他公司。在这一时期，授权处理器是很常见的，但英特尔最终在1985年的80386时代停止了这种做法。
MIPS提供了第一个RISC处理器
MIPS计算机系统公司在1986年提供了MIPSISA的第一个商业实现，从而震撼了计算机体系结构的世界。R2000是第一个商业化的RISC体系结构，启动了RISC与CISC的辩论。这款32位110,000晶体管的芯片有三个速度等级：8.3MHz、12.5MHz和15MHz。MIPS是第一批无工厂产线的处理器供应商之一，将R2000外包给Sierra半导体公司并使用其2微米的双层金属CMOS工艺（见MPR 2/89，"MIPS挑战SPARC和88000"）。

R2000的执行引擎有一个ALU和一个乘法/除法单元。简化的RISC结构在每个时钟周期处理一条指令，远远超过了竞争性的CISC处理器。该CPU有五个流水段，使其成为未来几十年内的顺序RISC设计模板，包括RISC-V的RocketCPU。像同时期的80386一样，R2000需要外部芯片来实现高速缓冲存储和（可选择）执行浮点（FP）运算。

R2000在工作站和服务器制造商中特别受欢迎。其强大的数学性能使MIPS成为工程师和科学家的理想选择，而ISA因其优化的软件栈而变得更加流行。编译器设计者帮助创建了最早的ISA模拟器之一，这加速了UNIX在MIPS机器上的应用。
DEC在性能上压倒了英特尔
如图3所示，Alpha 21164是一款野兽般的微处理器。数字设备公司（DEC）于1994年发布，它的最高频率为300MHz（见MPR 9/12/94，"Digital公司以21164引领潮流"）。七级流水线比任何竞争者的设计都要深，使该处理器具有速度优势。21164实现了DEC专有的64位Alpha体系结构，支持UNIX和OpenVMS。该公司用自己的0.5微米工艺制造该芯片，塞进了930万个晶体管。

文章插图

图3 DEC公司Alpha 21264的晶片管芯照片
（这款芯片在当时是庞然大物，尺寸为314平方毫米。主频300MHz，远远超过其他竞争芯片。（照片源自Pauli Rautakorpi《维基百科<https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8088#/media/File:AMD_8088_die.JPG>》，按照CC BY 3.0授权））

21164的超标量微体系结构与最近的处理器相似。它集成了一个8KB的指令缓存，并将指令传递给一个宽度为4的译码器，该解码器每个周期向执行引擎发出四条译码后的指令。21164包括两个整数单元和两个浮点单元用于算术运算。它还实现了一个片上二级缓存，容量为96KB。该设计有一个43位的虚拟地址空间和一个40位的物理地址空间，使其能够处理比同时代更多的存储。8TB的虚拟内存和1TB的DRAM。这种地址空间为需要大型数据集的应用提供了独特的优势。

在发布时，21164扩大了DEC的性能领先优势：它在SPECint95中的得分是15.4，在SPECfp95中的得分是21.1，在这两个方面都超过了英特尔的Pentium。由Alpha 21164驱动的系统因此完成了新的壮举，如CAD建模，多媒体编辑，甚至是视频会议。1994年，DEC公司处于世界之巅，因为它的Alpha组合提供了无可匹敌的性能。但是，当英特尔的Pentium Pro（P6）到来时，好日子就结束了，它使用RISC技术来提高x86性能。从那时起，RISC在PC和服务器中的受欢迎程度急剧下降，DEC在2001年放弃了Alpha。