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稳泰尔(Wentel)联盟的破解和未来 吴国发 （2021年1月13日） 内容提要：在世界微型机市场，美国的微软(Microsoft)公司与英特尔(Intel)公司形成了技术联盟：Wintel（稳泰尔）。本文先介绍了正在破解稳泰尔联盟的两条战线（IBM公司和苹果公司）及其成效；然后预测了稳泰尔联盟的未来。 关键词：稳泰尔 Wintel IBM 苹果公司 Linux 龙芯 微软 英特尔 20多年前，美国的微软(Microsoft)公司与英特尔(Intel)公司形成了技术联盟：Wintel（稳泰尔）。稳泰尔联盟垄断了世界的微型机芯片与操作系统市场，市场占有率达到90%左右。 上一篇文章《稳泰尔(Wentel)联盟的形成和垄断》介绍了稳泰尔联盟的形成过程及其对市场的垄断。 稳泰尔联盟的主要竞争对手在美国：IBM公司和苹果公司。 本篇先介绍IBM公司和苹果公司破解稳泰尔联盟之道，再预测稳泰尔联盟的未来，并介绍了中国破解稳泰尔联盟的方案。 IBM公司破解稳泰尔联盟之道 在与稳泰尔x86 CPU + Windows的商战中，IBM公司的PowerPC + OS/2失败了。但是，蓝色巨人IBM公司不甘心失败。
在OS/2被终止的时候，IBM公司确定以Linux为基础，继续与稳泰尔联盟抗争，力图终止稳泰尔的垄断地位。与稳泰尔联盟竞争，IBM公司推出了下列三种产品。 （A）IBM公司的通用Unix操作系统AIX IBM公司很早就有基于 Unix 的操作系统AIX。1986年1月，IBM推出AIX v1。这个AIX v1基于 Unix 系统 V的版本3，即Unix V 3.0。 IBM AIX（Advanced Interactive eXecutive）是IBM开发的一套Unix操作系统。AIX通过全面集成对32位和64位应用的并行运行支持，为这些计算机系统应用提供了全面的可扩展性。 IBM AIX可以在所有的IBM Power系列，IBM RS/6000工作站、服务器，以及超级计算机上运行。 2000年，IBM推出第一个支持Java 2 V1.3的 AIX。 2001年，IBM推出第一个紧密结合Linux的AIX 5L。“L”代表Linux affinity。AIX 5L支持IBM PowerPC和Intel 64位(IA-64)平台。 AIX 5L与Linux有很密切的亲和性。AIX 5L与Linux的亲和性可以用速度更快、成本更低的方式实现跨AIX和Linux平台的多平台集成解决方案。对于很多在Linux上开发或为Linux开发的应用，只需对源代码进行一次简单的重编译，它们就可以在AIX 5L上运行。IBM免费为客户提供一个用于Linux应用的AIX工具箱。用户可以将Linux的灵活性与AIX的高级功能结合在一起。 AIX不适用于桌面计算机系统。AIX一般用来运行Oracle、Sybase、DB2等大型数据库系统。 （B）IBM公司的Power处理器和PowerLinux Power架构是IBM首创的开放的体系架构，也是最成熟、最富有生命力的体系架构。Power5处理器是IBM基于Power架构自有的高端产品，能够在虚拟的处理器上运行多个操作系统，是业界性能最强大、可定制程度最高的处理器。 IBM公司在2004年推出了PowerLinux。PowerLinux是运行在IBM Power架构处理器上的基于Linux的操作系统。 PowerLinux的推出让IBM小型机用户还可以选择Linux系统。 2005年初，IBM公司推出了开发环境Linux on Power。Linux on Power是IBM提供的面向广大Linux爱好者和开发者的、基于Power架构的开放的远程开发环境，也是PowerLinux开发者的社区。 IBM Linux on Power在全球有三个中心站点，分别设在美国（主要面对美洲的开发者），中国（主要面对亚洲的开发者），德国（主要面对欧洲开发者）。中国中心于2013年5月15日在北京成立。 2012年，IBM发布的PowerLinux 7包括PowerLinux 7R1 Server，PowerLinux 7R2 Server。 IBM推出PowerLinux 7 Server的目的是抢占百亿美元的Linux-on-x86服务器市场。IBM的竞争对手是x86阵营的服务器厂商，惠普公司、戴尔公司等企业。 在网络服务器市场，IBM PowerLinux的占有份额超过了微软公司的Windows Server。 （C）IBM公司的RedHat Linux系统 1993年，Bob Young 成立了ACC公司，其主要业务是出售Linux和Unix的软件附件。1994年10月，Marc Ewing 发布了自己开发的Linux发行版，并将其命名为RedHat Linux。Ewing在大学期间曾经戴着一顶红色曲棍球帽子，这是他的祖父赠送给他的。1995年，Young收购了Ewing的企业，两者合并成为“红帽公司”，英文为Red Hat, Inc.，由Young担任首席执行官 (CEO)。 Red Hat（红帽）公司是一家开源解决方案供应商，总部位于美国北卡罗来纳州的罗利市。截止2015年3月3日，红帽公司共有80多个分公司。红帽公司不仅开发、更新、维护操作系统RedHat Linux，而且为存储、中间件、虚拟化和云计算等技术提供软件与服务。红帽公司或通过其合作伙伴为全球客户客户提供技术支持、培训和咨询服务。 2018年10月29日，IBM宣布以340亿美元的价格收购Red Hat公司。这样，RedHat Linux就成为IBM公司的操作系统。在Linux的各个发行版中，RedHat Linux占全球市场份额最多。 RedHat公司有两大Linux产品系列： （1）免费的Fedora Core系列，主要用于桌面版本； （2）收费的Enterprise系列，ReaHat Enterprise Linux，简称为 RHEL。 RHEL系列分成AS、ES、WS三个分支： · AS是高级服务器版（Advanced Server）； · ES是企业服务器版（Enterprise Server），AS的精简版本； · WS是工作站服务器版（Workstation Server），ES的进一步简化版。 RHEL WS主要针对企业内部的桌面办公市场。它包含各种常用的桌面应用软件 (Office工具，邮件，即时信息，浏览器等)，可以运行各种C/S（客户-服务器）配置工具，软件开发工具和各种应用软件。 RedHat Linux Fedora Core适合于在x86架构的微型机和PowerPC上运行。 RedHat Linux RHEL最适合在IBM Power Systems（包括PowerPC）上运行。 这样，IBM公司自成一体的配套系统，CPU Power Systems + RedHat Linux，就成了Wintel联盟的最强有力竞争对手。 上述三种Linux方案，RedHat Linux前景最好。 如果有朝一日，微型机市场Linux的占有份额超过Windows的市场份额，则Wintel的垄断地位被终止。 苹果公司破解稳泰尔联盟之道 前面已经说明，从2006年1月起，苹果公司的微型机Mac开始使用Intel x86架构芯片。此后15年10个月时间，直到2020年11月，苹果公司一直使用x86架构芯片。 媒体2020年6月23日报道，苹果公司将弃用Intel x86架构芯片，而使用ARM架构芯片。这天凌晨，苹果公司通过网络线上形式举行了一年一度的全球开发者大会（WWDC）。今年WWDC除了一些软件更新之外，还有一个重磅之点：苹果计算机要更换处理器了——苹果将在全新Mac产品中全面引入自研ARM架构芯片，而不使用英特尔x86架构芯片。这是苹果公司在自研计算机芯片领域的里程碑。 苹果公司在会上还发布了一系列新软件，其中包括全新的手机操作系统iOS 14，以及为iPhone、iPadOS 14、MacOS Big Sur、WatchOS 7等。 苹果公司CEO蒂姆·库克在演讲中称这是“Mac历史性的一天”，同时详细介绍了以前Mac系列从 PowerPC、OS X 10到转向英特尔芯片的过渡。然后，他公布了未来在Mac中使用苹果自己的ARM芯片的计划。 苹果公司表示，从x86架构芯片到ARM架构芯片，预计过渡期需要两年时间。
与基于英特尔的Mac相比，基于ARM的芯片将具有多项优势，例如更快的性能和更低的功耗。而且基于ARM的处理器还将利用人工智能提高图形性能和应用程序速度。 微软公司有一个版本的Windows操作系统可以使用高通生产的芯片。高通的处理器具有ARM架构。这就是说，微软公司也在拥抱ARM架构芯片。 几十年来，世界最大芯片制造商英特尔对撼动其在微型计算机芯片制造领域主导地位的尝试不屑一顾。它唯一的直接竞争对手是AMD。但AMD的收入还不到英特尔的10%。苹果公司使用的Intel芯片只占英特尔公司销量的5%。其他打破英特尔垄断地位的努力也收效甚微。 2020年11月，苹果公司推出了轻薄笔记本电脑Macbook Pro 13。Macbook Pro 13使用ARM架构CPU，其型号为Apple M1；操作系统是MacOS；核心/线程数是八核心；制程工艺5nm；内存容量8GB，最大内存容量16GB；硬盘容量512GB。6nm（6纳米）芯片是当今笔记本电脑使用的最先进的芯片。 这样，苹果公司自成一体的配套系统，ARM Apple M1 + MacOS，就成了Wintel联盟的第二个强有力竞争对手。 如果ARM架构芯片在桌面微型机上使用，则苹果公司ARM Apple M1 + MacOS的就可以终止Wintel的垄断地位。 稳泰尔联盟的未来前景预测 与十年前相比，稳泰尔联盟占微型机芯片和操作系统的市场份额已略有下降。可以预见，稳泰尔联盟占市场的份额将不断下降，直至其垄断地位被终结。 我们预测微型机技术和市场，有以下三种可能。 （A）操作系统Linux兼容取代Windows 在全球中型、大型和超级计算机操作系统市场，已经是Linux的一统天下，占市场份额的90%以上。 在全球微型机操作系统市场，Linux系统占有的市场份额逐步上升：由20年前的约1%上升到现在的约5%。由于中国拥抱Linux系统，目前，Linux系统上升势头强劲，呈现势不可挡之势。 如果将来Linux能够基本兼容Windows，Windows上的全部通用软件都可以在Linux上运行，那么，微型机操作系统市场Windows的霸主地位就终结了。开发基本兼容Windows的Linux的任务只能有美国的操作系统专家完成，中国的专家无能为力。 笔者预测，微型机操作系统市场Windows的霸主地位还要维持大约10年。10年后，微型机操作系统市场的霸主转换成Linux。 （B）ARM架构芯片取代x86架构芯片 ARM是“先进精简指令集机器”的英文（Advanced RISC Machine）缩写。ARM是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构。ARM处理器是ARM公司（ARM, Ltd.）的产品。此外，还有基于ARM的派生产品，包括Marvell公司的XScale架构、德州仪器公司的OMAP系列等。 ARM公司原来是英国的芯片设计公司。2016年7月18日媒体报道，日本软银集团已经同意以234亿英镑（约合310亿美元）的价格收购ARM公司。 2020年9月14日媒体报道，日本软银集团宣布，已同意以400亿美元的价格将ARM公司出售给美国英伟达(Nvidia)公司。美籍华人黄仁勋（Jensen Huang）是英伟达公司的创始人兼首席执行官。 ARM公司是全球领先的半导体技术产品提供商。ARM技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。ARM芯片广泛地用于移动通信（智能手机）、平板电脑、嵌入式控制系统（工业控制系统、武器装备系统）、便携式装置（PDA、多媒体播放器、掌上型电子游戏机），等等。 ARM架构芯片的市场份额：智能手机，95%；平板电脑，80%；复杂的嵌入式系统，75%。 直至2013年，ARM公司一直用32位ARM芯片不断扩展市场。 2014年8月12日媒体报道，美国AMD公司推出第一颗64位ARM处理器。这款处理器的名称为Seattle（西雅图）Opteron A1100，使用28nm工艺。西雅图芯片拥有八个Cortex-A57计算核心，这是ARM的顶级设计方案，运行64位ARM v8-A代码。这些核心的主频为2GHz或者更高。 此前，2014年4月，美国应用微电路公司（Applied Micro Circuits Corporation，AMCC）推出了自己的64位ARM处理器X-Gene。后来，AMCC又推出了X-Gene 3，其性能可与64位x86架构处理器媲美。2016年11月，美国Macom公司收购AMCC。 AMD和AMCC制造的64位ARM处理器已经用于网络服务器，还没有用于桌面微型机。 在不久的将来，64位ARM处理器肯定会用于桌面微型机。那么64位ARM处理器就可以与64位x86处理器平分秋色，并取而代之成为微型机芯片的霸主。 笔者预测，微型机芯片市场x86架构芯片的霸主地位还会维持大约10年。10年以后，ARM芯片将成为微型机芯片市场的霸主。与64位ARM处理器配套的操作系统就是Linux。 （C）中科院龙芯在中国取代x86架构芯片 近几年，中国制造、使用的微型机是全球最多，从而芯片消耗得最多。2018年，中国进口芯片3121亿美元；2019年，进口芯片3040亿美元。近几年，中国消耗了全球三分之二的芯片。 另一方面，由于芯片和操作系统的核心技术都由美国控制，中国互联网也由美国控制，所以中国的网络安全和信息系统安全存在致命隐患。 因此，打破稳泰尔(Wintel)联盟的垄断是中国科技界最重要、最紧迫的任务，也是党中央国务院最关心、最支持的重大任务之一。 中国要打破稳泰尔联盟的垄断，最佳配置是：龙芯Loongson + Linux系统，这个Linux是基本兼容Windows的操作系统。如前所述，十年之内，美国的操作系统专家将会开发出基本兼容Windows的Linux。 龙芯是中国科学院计算技术研究所自主研发的通用芯片。2002年8月10日诞生的“龙芯1号”是我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能芯片。龙芯的诞生打破了中国无“芯”的历史，是中国计算机技术发展历程的一个里程碑。 2008年3月5日，以龙芯研究开发团队为核心组建了龙芯中科技术股份有限公司。该公司法定代表人、龙芯总工程师是胡伟武博士。 龙芯采用自主的LoongISA指令系统，兼容MIPS指令。MIPS是Microprocessor without interlocked piped stages（无中断微处理器）的缩写。MIPS架构是一种采取精简指令集(RISC)的处理器架构。 龙芯指令系统LoongISA是在MIPS64架构527条指令基础上，在基础指令、虚拟机指令、面向X86和ARM的二进制翻译指令、向量指令这四个方面增加了近1400条新指令，扩展为1907条指令。 龙芯1号系列为32位低功耗、低成本处理器，主要面向低端嵌入式系统领域；龙芯2号系列为64位低功耗双核系列处理器，主要面向工业控制和微型机等领域；龙芯3号系列为64位多核系列处理器, 主要面向桌面微型机和服务器。 2019年12月24日，龙芯3系列芯片龙芯3A4000/3B4000在北京发布。3A4000/3B4000是四核处理器，使用28nm工艺，主频1.8GHz-2.0GHz。这就是说， 龙芯3A4000/3B4000的性能与美国AMD公司2014年8月发布的64位ARM芯片的性能基本相同。 龙芯在政府、企业、安全、金融等行业得到了广泛的应用。2015年3月31日，中国发射了首枚使用“龙芯”的北斗卫星。 2012年8月7日，龙芯产业化公司龙芯梦兰网站公布，型号为逸珑8133便携式笔记本电脑即将上市销售。这款产品使用龙芯3A四核处理器，操作系统支持中标麒麟(Linux)、中科方德(Linux)、美国Debian Linux等。 2014年5月18日，中科曙光公司研制出基于龙芯的最小体积计算机——曙光龙腾L200。该机使用龙芯3A四核/3B六核处理器，支持中标麒麟、中科方德等Linux操作系统，能够运行国内的办公软件WPS Office、数据库软件、中间件软件等通用软件，能够满足日常办公需求。 2019年，龙芯芯片出货量已达到50万颗以上，占有国产芯片市场的份额超过其它国产芯片。 当然，由于龙芯起步晚，因而龙芯的质量与英特尔公司的x86芯片相比，还有大约15年的差距。但是，龙芯发展速度很快。我们预测：在大约15年时间内，龙芯将会赶上英特尔公司x86芯片。那时，在中国的微型机市场，“龙芯Loongson + Linux系统”将会超过美国的稳泰尔联盟。 |
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