X86处理器崛起背后的故事

x86 之所以雄踞个人电脑和伺服器，说到底也是源自IBM。又一次，蓝色巨人展现「后发先至」逆转不利战局的本事。

1976 年初开始设计、1978 年中发表的英特尔第一款16 位元微处理器8086（iAPX 86）是最成功的处理器系列「x86」开端。之后1979 年又推出8 位元数据汇流排英特尔8088，成为8086 的低成本简化产品之一，并用在初代IBM PC 处理器，被世人知晓。IBM 的抉择，让x86 成为个人电脑和伺服器领域最普及的「语言」（指令集架构），也注定x86 指令集相容处理器今天统治「移动装置以外」计算机工业界的命运，并确立「Wintel」（微软Windows 及英特尔Intel 组合字）一路成长为科技巨头的前景。

IBM 为何选择「连AMD 都觉得毫无道理可寻」的x86 指令集相容处理器，缘由长期众说纷纭。1980 年代前，IBM 为大型商业计算机供应商，以1964 年System/360 大型主机后继相容产品为象征，但微型计算机（以DEC 在1964 年发表的PDP-8 为起点）领域却远远跟不上竞争对手，这块新兴市场1979 年就有高达150 亿美元销售额，并预估1980 年代有超过40% 年增长率。

IBM 曾在距今近半个世纪的1973，创造了「世界第一台个人电脑」SCAMP（Special Computer APL Machine Portable）的工程原型，模拟IBM 1130 迷你电脑以执行APL\1130 程式语言，并发展成1975 年9 月发表的IBM 5100，重量25 公斤，将一台有大量唯读记忆体（ROM）、动态存取记忆体（RAM）、5 吋CRT 显示器、磁带驱动器与键盘的完整电脑装在手提箱内。这在今日绝对视为庞然巨物的个人电脑，当时却是「可携式电脑」的巨大突破。

只不过，如同后来IBM RT/PC（RISC Technology Personal Computer，1986 年1 月），IBM 5100 售价也同样达「2 万美元」之谱，目标也未真正锁定「个人电脑」。如果IBM 想踏入这市场，势必要有更具竞争力的价格，和更迅速的产品研发时程。但IBM 企业文化和制度，早习惯慢条斯理的「自己从头慢慢做」，新产品开发动辄4~5 年，缓不济急，所以当时某位产业分析师有句广为人知的名言：要IBM 推出个人电脑，就像教大象跳踢跶舞。换言之，IBM 非得采取全新思维和方法，否则毫无机会。

IBM PC 一反过去「什么环节都自己来」的传统行事风格，由内到外、由硬到软，清一色沿用现有开放规格标准品，以求最短开发时程与最快上市速度。

IBM 曾与日本Panasonic（松下）讨论合作制造个人电脑的可能性，也一度考虑并购Atari 为未来微型计算机的设备制造商，但最后决定组织全新部门，放弃所有传统IBM 工作模式，新型计算机将「引进外来势力」具开放式架构，全面采用公开硬体与软体，目标30 天内完成原型机，一年内产品开发完毕并上市，预估三年销售22 万台，超过整个IBM 已装机电脑总数。

IBM 着手做市场调查，也是促使改变的主因，他们发现市场经销商都对销售IBM 个人电脑非常感兴趣，但都坚持使用「标准化而非IBM 独家」零部件，以便店家自行维修，而不是要求客户将故障机器送回IBM 客服处理。

IBM 同时考虑德州仪器（TI）TMS9900、Motorola 68000 与英特尔8088，虽然无论以后世评论与当时IBM 工程师看法，Motorola 68000 无疑是最佳选项，且也曾用于稍晚问世的IBM System 9000 实验室计算机，但基于成本考量、IBM System/23 Datamaster 已熟悉英特尔8085、处理器制造授权（以提供英特尔磁泡记忆体的专利为交换）和CP/M-86 作业系统（后来很快被微软DOS 取而代之）的可用性，8088 雀屏中选，也让计算机工业就此垄罩在x86 指令集乌云之下。

x86 指令集相容处理器于今日计算机工业的垄断性地位，就是起源于IBM 打造个人电脑时的历史性抉择，恐怕连当时IBM 和英特尔都想不到对后世竟然有如此深远的影响。

IBM 1980 年启动个人电脑专案，只花44 天设计主机板，四个月建立原型机，1981 年1 月对内展示，1981 年4 月完成全部设计并准备量产。除了系统组装还是由IBM 工厂操刀，所有零组件都由第三方提供，没有任何功能组件是IBM 设计，如显示器是IBM 日本分公司的现成品，印表机来自日本EPSON，所以IBM 并未在初代个人电脑取得任何专利。历经一年开发，最终IBM PC 于1981 年8 月12 日首次亮相，起价1,565 美元，远低于两周前宣称是「IBM 最便宜计算机」Datamaster 的「1 万美元」售价。

IBM PC 上市后大受欢迎，销售额超出IBM 预期「八倍」，一度每月出货高达4 万台。1983 年IBM 卖出超过75 万台个人电脑，刺激IBM 进入这市场的DEC 仅售出6 万9 千台。到1984 年，IBM 个人电脑营收为40 亿美元，是同期苹果两倍多。拜开放规格之赐，距离IBM PC 首次亮相还不到一年，1982 年6 月市场就出现其他品牌的相容（Clone）机种，从此开启个人电脑的大航海时代，也给了台湾电子科技业急速发展的契机。

值得一提的是，「高品质Model F 电容式键盘」在IBM PC 成功之路扮演重要角色。Model F 键盘最初是为System/23 Datamaster 开发，按键数量、可靠性和人体工程，都比当时市场所有家用电脑键盘好多了，不但公认是IBM PC 主要卖点之一，甚至认定为「任何微型计算机最好的键盘」。

触感清晰、回馈响亮、耐用好打、按键平均故障间隔超过1 亿次的Model F 键盘，也是IBM PC 一上市就大受欢迎的主因之一，至今仍有无数「键盘松鼠」珍藏一把绝版逸品，甚至2016 年还有爱好者社群集资「再造」这年纪比多数人还大的键盘，吸引超过2 万5 千人共襄盛举。

总之，1993 年3 月22 日登场的首款超纯量管线（Superscalar）x86 处理器英特尔Pentium，奠定x86 处理器在高效能战场的一席之地。1995 年11 月1 日英特尔Pentium Pro，结合解耦式超纯量管线（Decoupled Superscalar）、推测执行（Speculative Execution）、更完善的多处理器（Microprocessor）延展性，替x86 处理器敲开伺服器与工作站的天堂大门。

同年7 月14 日上市的微软Windows 95 作业系统和Office 95 办公套装软体，完善图形化操作界面，大幅降低操作门槛，更引爆个人电脑市场新成长狂潮，1998 年达成年出货量达1 亿台的历史纪录，直到2021 年3.5 亿台才打破。

x86 指令集相容处理器拥有占领时下云端数据中心的本钱，也是起因于手握个人电脑市场这块巨大基本盘。苹果PowerMac 之外，RISC 阵营1990 年代试图进军个人电脑市场多次，均以失败收场后，加上苹果也在21 世纪初期一度放弃PowerPC 转向x86，让英特尔（与AMD）霸权更牢不可破。

但x86 真正影响力并不限个人电脑与伺服器，工业电脑与物联网应用常见的嵌入式（Embedded）系统，更是x86 的真正起源与英特尔念兹在兹的「本业」，「The original 8086 started out as an embedded processor」一直深深烙印在英特尔的灵魂。最初8086 是为嵌入式处理器诞生，更早8080、8008 和4004 也是如此。即使现在，嵌入式应用的x86 处理器，也比「世界所有个人电脑总和」还多。

近年AMD 也越来越积极经营这块市场，急起直追，第三季财报嵌入式产品营收高达13 亿美元（超过一般个人电脑用户端10 亿美元），是去年同期「15.5 倍」（1,549%，笔者半信半疑，很可能是计算基准不同），可见投入心力与市场需求之高。

当代两位计算机结构大师（或称「RISC 教授」）就在著作白纸黑字评论过「x86 指令集只有创造它的人才会喜欢」，我们也有充分理由相信，假若换成另一套「更有道理可寻」的指令集统治地球，眼前的计算机工业绝对会更多样化，但让人极度遗憾的是：历史从来没有如果。

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