昔日王者的没落 Alpha处理器历史回顾(上)(2)

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PRISM项目

　　从80年代开始，DEC公司通过销售量节节攀升的VAX而赚了大把大把的钞票。不过随着技术的发展，VAX也逐渐的退居幕后，将市场留给新架构的发布。从此时开始，越来越多的公司开始对RISC(精简指令集计算机)发生了兴趣。DEC自然不会忽略这个趋势。在1982年到1985年间，DEC将RISC划分为几个部分来分开研究：

·Titan，从1982年开始，由DEC公司位于加利福尼亚州的西部研究实验室负责研制的一种高速设计方案
·SAFE，快速执行流线架构，从1983年开始，由Alan Kotok和David Orbits领衔负责开发
·HR-32，以DEC工厂的所在地哈德迅命名(Hudson RISC 32-bit)，从1984年开始，由Richard Witek和Daniel Dobberpuhl领衔开发
·CASCADE，从1984年开始，由David Cutler负责开发

　　1985年，Cutler主动提出“协作RISC计划”后，上述四个项目就被合并为一个项目，并且更名为PRISM(并行指令集计算机)，关于这款新RISC处理器的第一份草图发布于1985年8月。为了进一步顺利的将新架构打入市场，DEC在参与MIPS R3000的处理器项目开发过程中，主动发起创建了高级计算环境协会(Advanced Computing Environment consortium)来提升新架构的影响力。

　　因此，新处理器中有些许多和MIPS架构相似的特性就不足为奇了，不过两者之间不同之处也是显而易见的。首先是新处理器中的所有指令都采用了固定的32-bits长度，上6位和下5位用于表示指令代码，剩下的21个字节用来保存即时数据和寻址需求。另外新处理器中还有64个32-bit通用目的寄存器(MIPS里只有32个寄存器)，另外追加了16个64-bit矢量寄存器，3个控制寄存器：其中两个7-bit，用于存储矢量长度和矢量计算；还有一个64-bit用于vector mask。

　　不过新产品没有处理器状态寄存器，这也是为什么将两个标量操作数的比较结果放在通用目的寄存器中的原因。而两个矢量操作数比较的结果，就直接放入vector mask。同时在处理器中没有内建浮点单元，而是使用一组在软件中被创建的特殊指令(扩展处理器指令代码)，采用读取微代码的方式，通过运行环境或操作系统的帮助来处理特殊任务，并且这些特殊的扩展指令代码并不属于标准指令集。稍后不久，这个功能被移植到了Apha架构中，重新被命名为PAL编码(专用架构库编码)。

　　然而这个计划还没有最终完成的时候，1988年DEC公司的管理高层决定采用MIPS处理器，同时不再继续这个项目。认为继续为这个项目提供财政支持纯属浪费钱，决定终止计划。计划的发起者和负责人Cutler曾激烈反对未果，于是辞职来到微软，着手从事WindowsNT的开发，这是后话。

　　1989年初，DEC就推出了公司第一款RISC工作站处理器—DECstation 3100，这款处理器基于MIPS R2000，内部时钟频率为16MHz，其系列产品DECstation 2100采用相同的处理器，核心频率为12MHz，操作系统使用Ultrix OS。在1990年，这款工作站计算机售价为8000美元(在当时不算贵)。

Alpha计划

　　到了1989年，日益老化的VAX架构，面对MIPS和SPARC等第二代RISC架构的强力挑战越来越感到力不从心。很显然，留给VAX的时间不多了。因此在此年中，DEC的工程师接到任务，开发一款更具有竞争力的RISC架构，并且要在相当长的时期内保持足够的升级潜力，同时还要对VAX/VMS以及所有相关的应用程序保证最大的兼容性。64-bit解决方案由此而诞生。开发团队初步确立，Richard Witek和Richard Sites成为了这个项目的首席架构师。

　　Alpha架构于1992年2月25日，在东京召开的一次会议上面被正式推介，新架构的关键特性都一一的被罗列出来。当时说Alpha只是产品开发的内部代号。新处理器采用完全64-bit RISC设计，执行固定长度指令(32 bits)。有32个64 bit整数寄存器，操作43-bit的虚拟地址(在后来能够扩充到64-bit)。和VAX相同，使用little-endian字节顺序，即低字节的寄存器占用低内存地址线。而不像如摩托罗拉等大多数处理器所使用的big-endian字节顺序，即低字节寄存器占用高内存地址线。除此之外，处理器还内建一个算术协处理器，有32个浮点64-bit寄存器，采用随机存取，而不是在intel x87协处理器上使用的堆栈存取方式。整个Alpha的生命周期被设计为至少25年。

　　被简化后的指令集更利于流水线操作，它由5个部分所组成：

·整数指令
·浮点数指令
·分支和比较指令
·读取和存储指令
·PAL编码指令

　　和现在一些I386架构的处理器不同，Alpha的架构是完完全全的RISC架构。而RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)两者的概念是完全不同：

特性	CISC	RISC
指令长度	可变长度 要求指令类型	固定长度 不要求指令类型
指令集	广泛 适用于程序员的需要	平衡 适用于处理器执行的需要
内存访问	允许不同类型的指令访问	只允许存取指令访问

　　Alpha处理器当时发布的时候，运行在一个很高的频率上—150MHz，而且还有提升的空间，不改变生产工艺就可以将频率提升到200MHz。这是一个从哪方面看都会取得成功的架构。项目也进行的很顺利，到了生产销售阶段。这时候，DEC公司市场部突然提出要将新架构命名为AXP，于是产品就被正式定名为Alpha AXP。没有人知道AXP代表什么意思，或许它根本就没有意义。

　　这让人联想到DEC公司以前在命名VAX商标的时候所遇到的一些麻烦。当时要注册VAX商标的公司除了DEC外，还有一家本身名字就为VAX的真空吸尘器的制造商。双方争执不下，还闹上法庭，这给DEC带来不小的负面影响。正因为有此不快往事，因此取一个完全没有意义，但绝对没有重名的名字，对于DEC公司来说还是很有可能的。不过还是有人从鸡蛋里面挑出了骨头，指出AXP即意为“Almost Exactly PRISM”。