微型晶体管与冷披萨 - 彭博社

在3月22日，英特尔公司将正式推出无疑是有史以来最复杂的微处理器——可能也是该公司历史上最重要的芯片。它被称为奔腾，集成了310万个晶体管——即使对于比英特尔当前的冠军486大四倍的芯片来说，这也是令人难以置信的。奔腾不仅将使个人计算机达到新的高度，而且还应该帮助英特尔在越来越成功的克隆者中保持距离——至少在一段时间内。它还可能会削弱来自数字设备公司和MIPS计算机系统公司的RISC（精简指令集计算机）挑战。

英特尔承诺，奔腾将像大型机一样处理数字，每秒处理1亿条指令，速度是486的五倍。如果奔腾能够实现如此巨大的性能飞跃，它应该会成为英特尔在1990年代末的摇钱树，保持这家价值50亿美元的公司作为全球顶级芯片制造商的地位。如果不能，微处理器的米达斯可能最终会被推翻，结束一个时代。

奔腾在纸面上看起来如此出色，以至于许多行业专家相信英特尔能够成功。一个重要的迹象是：英特尔对奔腾的信心足够强大，以至于将推出时间推迟了六个月，以免过早抑制486芯片及其基础上的个人计算机的销售。“凭借足够的创造力、资金和时间，”咨询公司MicroDesign Resources的总裁迈克尔·斯莱特表示，英特尔已经找到与已经将工作站性能推向大型机领域的RISC芯片竞争的方法。

许多大师。无论结果如何，生产奔腾本身就是一项壮举。工程任何具有300万个组件的产品都是一项巨大的挑战。但英特尔必须处理如此微小的晶体管，以至于需要500个才能围绕一根人类头发。仅仅是物理学就已经很复杂了。还有设计上的要求：设计出一种接近快速RISC芯片的设计，同时仍能运行为英特尔之前的微处理器编写的所有软件。得益于这种软件杠杆，奔腾不必与最快的RISC速度相匹配。即使快50%也可能会阻止而不是促使用户切换，斯莱特宣称。

奔腾是由一小队工程师、程序员和支持人员共同孕育而成，他们努力了三年以满足这些要求及更多。这是他们的故事——高科技公司必须永远保持运转的跑步机的一个快照，否则就会失去竞争优势。事实上，一些奔腾的设计师现在正在为其继任者的继任者——786代进行工作。但首先将会是686代，已经在研究中。

奔腾的故事始于1989年6月，几乎在英特尔486推出后仅两个月。工作组计算机部的总经理Vinod K. Dham开始召集工程师。他被命名为P5，这是自1979年以来系列中的第五个。

这不仅仅是一个后续产品。英特尔自1980年代初以来一直在跟踪RISC技术，并在1989年推出了自己的RISC芯片。英特尔的客户和合作伙伴正在催促公司使用更多的这项技术来提升其传统芯片的性能。微软公司希望有一款足够快速的芯片来支持其雄心勃勃的Windows NT操作系统。康柏计算机公司希望获得工作站级别的性能。在1990年，这两家公司都转向了MIPS的RISC设计。

在英特尔内部，关于RISC的争论激烈进行。许多高管指出，尽管RISC芯片——包括英特尔的——比传统的CISC（复杂指令集计算机）芯片运行得更快，但在使用现有的庞大PC软件库时，它们可能会更慢。他们认为，这些程序代表了英特尔在市场上的最大优势，不应被放弃。“其他人（RISC阵营）没有任何连续性，”Dham的上司、副总裁Albert Y. C. Yu指出。

Dham的团队着手证明他们可以制造出一款能够运行现有PC软件并且仍然提供接近RISC性能的芯片。经过几个月的头脑风暴和征求客户意见——这是英特尔的第一次——这个概念浮现出来。P5将是“RISCy” CISC——不仅是一个绕口令，也是一个极其复杂的技术混合体。RISC的速度源于更少和更短的指令。选择更少，短指令的完成速度更快。某些RISC芯片允许同时执行两个或更多指令。但CISC指令需要保持与其前身的兼容性，指令的大小各不相同——而较大的指令需要更长的时间来完成。因此，关键在于一个聪明的交通警察来保持混合操作的同步。

到1990年初，Dham的团队已经粗略设计出一个方案。部分团队开始开发软件来模拟这款芯片。那个夏天，经过几个月的调试，模拟芯片执行了它的第一条指令：它加了两个数字。仅此一项就让英特尔的高管们松了一口气，公司迅速决定将绝大多数资源投入到Pentium及其后续产品中。Yu说：“由于这些研究，我们真的看不到未来能力的限制。”

到了1991年，英特尔推出了第一个“平面图”，将硅划分为不同的部分，称为“rev zero”。到春天，设计师们也被分成团队来创建不同类型的电路——内存模块、数学单元等等。

这时，房地产争夺战开始了。工程师们变得痴迷于获得英特尔生产部门承诺要塞入芯片的310万个晶体管的份额。工程师们经常闯入同事的办公室，恳求再多几个晶体管，以便他们的电路能够正常工作。随着工作日延长到深夜，周末消失，紧张局势加剧。一次，当Dham听到几位工程师争论如何减少特定电路中的晶体管数量时，他告诉他们去度假。他们同意那天星期天待在家里。

PAX PEPPERONI。随着不同电路的连接，更多的故障出现了。当某个特定操作在模拟器上失败时，一个设计团队常常会指责另一个团队的工作。因此，达姆任命了一个团队来调解并确定责任。为了缓解摩擦，设计里程碑通过披萨派对、啤酒聚会和外出晚餐来庆祝。曾经，达姆把大家都装进一辆公交车，去旧金山的科学学院参加派对。

到1991年底，模拟电路不仅仅在进行简单的加法。英特尔将设计转移到硬件仿真器上——带有特殊电路卡的计算机，用来模拟P5——并开始为诸如Lotus Development Corp.的1-2-3等软件调优芯片。英特尔特别关注微软的Windows NT。它将在这个春天发布，旨在从RISC芯片中榨取最大性能。“我想确保奔腾架构经过精细调整，以利用NT，”达姆说。这些软件演示帮助说服了怀疑者。1992年，康柏放弃了使用MIPS RISC设计的计划，转而使用奔腾。

去年春天，设计终于准备好进入硅片阶段。300万个晶体管和无数连接线的数字图纸通过网络从工作站闪烁到生产负片或掩模的系统，这些掩模用于在硅片上打印设计。三天后，掩模完成，工程师们从另一栋楼的会议中返回，发现他们的办公室里充满了气球。又是披萨时间。

BUG猎人。在另一层楼，工程师们等待测试第一批芯片，紧张得无法呼吸。在锁着的门后，二十多人聚集在一个特殊的电路板周围，芯片被插入。经过一些预检查和模拟工作，芯片在10分钟内“启动”。系统保障经理迈克尔·J·斯泽莱斯表示，486的相同程序则花费了五天。不过，总是会有一些错误，因此芯片进行了48小时的连续测试。几位工程师全程监控。

在今年剩下的时间里，这款芯片经过了一系列测试。从去年夏天开始，英特尔开始向计算机制造商发货奔腾芯片，以便他们寻找漏洞。发现的故障中不到10%是由客户发现的，而486的比例约为40%。另一个关注点是帮助PC制造商找出冷却芯片的方法，因为它的运行温度比486高出三到五倍。

奔腾芯片有多好？也许还不够好，无法压制RISC的挑战。不过，MicroDesign的斯莱特表示，这款芯片确实具备“英特尔继续保持市场主要份额所需的条件。”这应该能让Midas保持领先。