毫无疑问,大多数人都熟悉英特尔和 AMD、高通、德州仪器,甚至可能还有威盛收购的芯片制造商Cyrix 。在那个时代的大部分时间里,Cyrix 将个人计算世界带给了数百万人,但最终被其最好的产品和无法运行流行游戏所扼杀,随后与更大的公司进行了糟糕的合并。
1990 年代初对于桌面计算行业来说是一个奇怪的时期。
尽管在微处理器领域竞争激烈,但看起来英特尔正在获胜。苹果转而使用 IBM 的 PowerPC 架构,而摩托罗拉的 68K 芯片正慢慢将Commodore 的Amiga PC 拖入坟墓。Arm只是由苹果和其他几家公司点燃的一个小火焰。
在克隆了几代英特尔 CPU 之后,AMD 提出了自己的架构,到 90 年代末,它在价格和性能方面都受到了好评。这一成功至少部分归功于 Cyrix,这家公司有机会占领家用 PC 市场并将英特尔和 AMD 抛在脑后,但最终未能成功,迅速消失在人们的视线中。
Cyrix 由 Jerry Rogers 和 Tom Brightman 于 1988 年创立,最初是一家用于 286 和 386 CPU 的高速 x87 数学协处理器的制造商。这些是离开德州仪器的一些最伟大的思想家,他们雄心勃勃地挑战英特尔并在自己的比赛中击败他们。
Rogers 开始积极寻找美国最优秀的工程师,并成为一个颇受争议的“勤奋”领导者,带领 30 人的团队负责完成不可能的任务。
该公司的第一款数学协处理器的性能比英特尔同类产品高出约 50%,同时价格也更便宜。这使得 AMD 386 CPU 和 Cyrix FastMath 协处理器配对成为可能,并以更低的价格获得类似 486 的性能,这引起了业界的关注,并鼓励Rogers 进一步迈向 CPU 市场。
1992 年,Cyrix 推出了其第一款 CPU,即 486SLC 和 486DLC,旨在与英特尔的 486SX 和 486DX 竞争。它们还与 386SX 和 386DX 引脚兼容,这意味着它们可以用作老旧 386 主板的直接升级,制造商也使用它们来销售廉价笔记本电脑。
两种变体的性能都比 Intel 486 CPU 稍差,但性能明显优于 386 CPU。Cyrix 486 DLC 无法与英特尔提供逐时钟时钟的 486SX 竞争,但它是一个完全 32 位的芯片,具有 1KB 的 L1 高速缓存,同时成本显著降低。
当时,发烧友喜欢这样一个事实,即他们可以使用运行在 33 Mhz 的 486DLC 来实现与运行在 25 MHz 的 Intel 486SX 相当的性能。也就是说,这并非没有问题,因为它可能会导致一些较旧的主板出现稳定性问题,这些主板没有额外的缓存控制线或 CPU 寄存器控制来启用或禁用板载缓存。
Cyrix 还开发了一个名为Cx486DRu2的“直接替换”变体,后来在 1994 年发布了一个名为 Cx486DRx2 的“时钟加倍”版本,它将高速缓存一致性电路集成到 CPU 本身中。
然而,到那时,英特尔已经发布了它的第一款奔腾 CPU,这将 486DX2 的价格推低到了 Cyrix 替代品失去吸引力的地步,因为升级到 486 主板比购买 Cyrix 升级处理器更便宜。老386主板。当“时钟三倍”486DX4 于 1995 年问世时,它太少了,太晚了。
宏基(Acer)和康柏(Compaq)等大型 PC 制造商不相信 Cyrix 的 486 CPU,而是选择了 AMD 的 486 处理器。这仍然没有阻止英特尔在法庭上花费数年时间指控 Cx486 侵犯了其专利,但从未打赢官司。
Cyrix 和英特尔最终在法庭外达成和解,后者同意 Cyrix 有权在恰好持有英特尔交叉许可的代工厂制造自己的 x86 设计,例如德州仪器、IBM 和 SGS Thomson(后来的 STMicroelectronics)。
英特尔于 1993 年推出了基于新 P5 微架构的 Pentium 处理器,并最终提出了一个市场友好的名称。但更重要的是,它提高了性能标准,开创了个人计算的新时代。新颖的超标量架构允许它在每个时钟完成两条指令,64 位外部数据总线可以在每次内存访问时读取和写入更多数据,更快的浮点单元能够高达 15 倍的吞吐量486 FPU,以及其他一些细节。
Cyrix 接受了挑战,再次为无法处理新 Pentium CPU 的 Socket 3 主板创建中间地带,而该型号甚至还没有准备好发货。中间地带是 Cyrix 5x86,它在 75 MHz 时提供了第五代处理器的许多特性,如 Pentium 和 AMD 的 K5。
Cyrix 5x86 CPU,带散热器
该公司甚至制作了 100 MHz 和 133 MHz 版本,但它们并没有真正具有所有宣传的性能增强功能,因为如果启用它们会导致不稳定,并且超频潜力有限。所有这些都是短暂的,六个月后 Cyrix 决定停止销售它们并转向不同的处理器设计。
1996 年,Cyrix 推出了 6x86 (M1) 处理器,该处理器有望成为 Socket 5 和 Socket 7 主板上旧英特尔 CPU 的又一个替代品,具有不错的性能。但这不仅仅是预算系统的升级途径,它实际上是 CPU 设计中的一个小奇迹,被认为是不可能做到的——它将 RISC 内核与 CISC 的许多设计方面结合在一起。同时,它继续使用原生x86执行和普通微码,而Intel的Pentium Pro和AMD K5则依靠动态翻译到微操作。
Cyrix 6x86 与 Intel P54C 引脚兼容,并且有六个变体,命名方案令人困惑,本应表明预期的性能水平,但并不是时钟速度的实际指标。
例如,6x86 PR166+ 仅以 133 MHz 运行,并且被宣传为与运行在 166 MHz 的 Pentium 相当或更好,AMD 稍后将复制这一策略。
尽管如此,问题在于 6x86 实际上将自己标识为 486 CPU,因为它不支持完整的 Intel P5 指令集。这将很快成为一个问题,因为大多数应用程序开发正在慢慢迁移到 P5 Pentium 特定的优化,以使用新指令来提高性能。
Cyrix 最终通过 6x86MX 和 6x86MII 变体改进了与 Pentium(奔腾) 和 Pentium Pro 的兼容性。
6x86 的一大卖点是它的整数性能明显优于 Pentium,这在绝大多数应用程序和游戏都依赖整数运算的时代是一个很好的优势。有一段时间,Cyrix 甚至试图为增加的性能收取溢价,但最终该策略失败了。
Cyrix 6x86MX CPU 芯片镜头
事实证明,6x86 的 FPU(浮点单元)只是 Cyrix 的 80387 协处理器的略微修改版本,因此比 Intel Pentium 和 Pentium Pro 集成的新 FPU 设计慢得多。
公平地说,它仍然比英特尔 80486 FPU 快两到四倍,而且 Cyrix 6x86 在整体性能上击败了英特尔产品。但是,当软件开发人员,尤其是那些制作 3D 游戏的开发人员看到 Pentium 的日益流行并选择围绕 P5 FPU 的优势用汇编语言优化他们的代码时,整个等式就被打破了。
当 id Software 于 1996 年发布 Quake 时,使用 6x86 处理器的 PC 游戏玩家发现他们的帧速率低于标准,最多达到无法播放的每秒 15 帧,除非他们想将分辨率降低到 320 x 200,在这种情况下需要顶级的 Cyrix 6x86MX PR2/200 CPU 才能获得每秒 29.7 帧的可播放帧率。同时,使用英特尔系统的游戏玩家即使在 640 x 480 帧速率下也能毫无问题地运行游戏。
John Carmack发现他可以在 Pentium 芯片上重叠整数和浮点运算,因为除了指令加载之外,它们使用 P5 内核的不同部分进行所有操作。该技术不适用于 Cyrix 内核,这暴露了其 FPU 的弱点。当时的评论者发现,在所有其他基准测试或性能测试中,6x86 CPU 将超过 Pentium 30% 到 40%。
早在 90 年代中期,没有人知道计算的确切方向,Cyrix 认为最好优先考虑整数性能,因此它生产了一种缺乏指令流水线的处理器,这一特性将成为台式机 CPU 的重要组成部分.指令流水线是一种将任务划分为一组较小的操作的技术,这些操作随后由处理器的不同部分以更有效的方式同时执行。Pentium 处理器的 FPU 是流水线的,因此处理 Quake 图形的浮点计算延迟非常低。
这个问题很容易解决,软件开发商已经为他们的应用程序和游戏发布了补丁。但是 id Software 花了太多时间围绕 P5 微架构设计 Quake,并且从未提供过这样的修复。AMD 的 K5 和 K6 CPU 的表现略好于 Cyrix,但在 Quake 方面,它们仍然不如英特尔的产品,后者是一款非常受欢迎的游戏,也是新一代 3D 游戏中的旗舰。
这使得 Cyrix CPU 的性能差距变得越来越大,该公司在许多爱好者眼中几乎失去了信誉。由于该公司无法与大型 PC OEM 签订合同,这对由这些狂热爱好者组成的 Cyrix 激烈的客户群来说是一个特别沉重的打击。
更糟糕的是,Cyrix 是一家无晶圆厂芯片制造商,依赖第三方制造其处理器,而这些公司使用他们最先进的生产线生产自己的产品。因此,Cyrix 处理器是在 600 纳米工艺节点上制造的,而英特尔的则是 300 纳米。
效率受到影响,这也是 Cyrix CPU 众所周知的发热厉害的原因——以至于发烧友们正在设计使用它们作为热元件的热板。他们对低质量的电源过于敏感,他们的超频潜力也很有限,但这并没有阻止人们(比如这位作者,他的第二台 PC 内置 Cyrix 6x86-P166+ CPU)稍微推动他们并慢慢将他们引向灭亡。
到 1997 年,Cyrix 已尽其所能与 Compaq 和 HP 等公司建立合作伙伴关系,因为将其 CPU 集成到他们的系统中会产生稳定的收入流。它还试图起诉英特尔侵犯其在电源管理和寄存器重命名技术方面的专利,但此事通过相互交叉许可协议迅速解决,这样两家公司就可以继续专注于生产更好的 CPU。
诉讼对这家本已现金拮据的公司造成了损失。面对破产的前景,Cyrix 同意并入美国国家半导体。这被视为一种祝福。该公司最终将获得合适的制造工厂和强大的营销团队,能够获得大额合同。IBM 制造协议维持了一段时间,但 Cyrix 最终将所有生产转移到了美国国家半导体公司。
面对破产的前景,Cyrix 同意并入美国国家半导体公司。然而事实证明,这一举动将决定 Cyrix 的命运。National Semiconductor 对制造高性能 PC 部件不感兴趣,而是想要低功耗 SoC(片上系统)。
果然,Cyrix 推出了广受诟病的 5x86 MediaGX,这是一款集成了音频、视频和内存控制器等功能的芯片,具有 5x86 内核,运行频率为 120 或 133 MHz。它表现不佳,但它设法说服康柏在他们的低端 Presario 计算机中使用它。这激起了其他 OEM 对 6x86 CPU 的兴趣,Packard Bell 和 eMachines 就是著名的例子。
焦点的转移并没有阻止 Cyrix 尝试生产更高性能的 CPU,但它兑现了承诺,几乎没有其他任何东西。美国国家半导体最终将 Cyrix 出售给了中国台湾芯片组制造商威盛科技。
最后的 Cyrix 设计是运行在 300 MHz 的 MII-433GP,由于不幸的命名方案,最终与运行在 433 MHz 的处理器进行比较,后者非常出色。AMD 和英特尔正忙于向 1 GHz 及更高的频率进行竞争,而Arm 还需要 20 年才能出现并挑战台式机和服务器市场的两大巨头。
威盛在实际使用 IDT 设计的 WinChip3 内核的处理器上使用 Cyrix 名称来替换“Centaur”品牌时,将最后一颗钉子钉在棺材上。国家半导体继续销售 MediaGX 几年,然后在 2003 年将其重新命名为 Geode 并将该设计出售给 AMD。
三年后,AMD 展示了全球功耗最低的 x86 兼容 CPU,功耗仅为 0.9 瓦,基于 Geode 内核,证明了 Cyrix 设计团队的独创性。
无论你是否拥有过 Cyrix 驱动的 PC,都应该记住该公司的传统和经验教训。尽管在其存在的十年中对该行业的影响相对较小,但 Cyrix 的失败证明,与提高原始时钟速度相比,改进 IPC(每时钟指令)对于芯片制造商来说是一项更有成效的工作。
时至今日,英特尔和 AMD 都试图在每一代产品中提高标称时钟速度,但在 3 GHz 里程碑之后,大多数真正的改进来自重新考虑其微架构(和缓存)的核心部分。一个显著的例子是AMD 的 Zen progress,它在不到四年的时间里带来了 68% 的单线程性能提升。
Cyrix 能够幸存下来,并克服了来自英特尔的大量诉讼压力,英特尔在 1990 年代起诉了 CPU 领域的几乎所有人。它曾两次表明诉讼不利于健康的市场,而交叉许可交易导致不同公司的工程工作之间产生大量交流,这被证明是有益的。
Cyrix 在这之前也是一家无晶圆厂公司。如今,这是大多数芯片巨头的标准做法,包括 AMD、高通、博通、英伟达、苹果、Marvell、紫光和海思等公司,它们依赖其他公司制造芯片。
在被合并到美国国家半导体公司之前,Cyrix 的营销策略从未如此出色,AMD 将在 2000 年代重复使用 Athlon 和 Sempron 处理器的同样错误。Athlon 和 Sempron 处理器虽然比英特尔处理器更快,但这在基准测试或实际性能测试中并不总是能很好地转化,AMD 放弃了该计划。
如今,仅能在黄金回收操作和爱好者的老式电脑收藏中找到 Cyrix 处理器。但是网上有一些证据表明,基于 Cyrix 的台式机至少在 2010 年之前一直在使用,这意味着在该公司基本上融入威盛电子之后,这些台式机又持续使用了十年。