嵌入式x86 CPU 簡介

嵌入式CPU的領域相當廣泛，舉凡行動電話、個人數(shù)碼助理所用的ARM處理器，或打印機、儲存設備內(nèi)的PowerPC處理器，或如網(wǎng)絡交換設備的MIPS處理器，或如醫(yī)療設備、晶圓制造檢測設備內(nèi)的SPARC處理器，都屬于嵌入式應用的CPU（或稱：微處理單元，即Micro Processing Unit；MPU）。

正因為嵌入式運算的應用領域相當廣泛，不可能在一朝一夕內(nèi)盡數(shù)介紹，因此本文在此僅針對嵌入式x86 CPU進行解說，x86 CPU除了是用量規(guī)模最大外，也是臺灣電子電機業(yè)者所最熟悉的架構，理由是它源自PC。
 
嚴格來說，x86 CPU（也是最早出現(xiàn)的CPU）本來就是為嵌入式控制應用而產(chǎn)生，以英特爾（Intel）的4004（4-bit架構）而言，主要的應用多是在控制紅綠燈等交通號志，之后無論是8008（8-bit架構）、8080等也都是如此，且隨著半導體密度制程技術的進步，使IC的整合度可以更高，因此Intel推出了8085 CPU，8085并非是顆新架構芯片，而是將原有8080芯片進行功能整合，將過去與8080連接、搭配的外圍芯片（多是82字樣開頭，如8237的DMA直接存儲器存取控制芯片、8253的Timer計時器芯片等）以同一個裸晶產(chǎn)制，如此就成為更專精于嵌入式應用的芯片，此作法慣稱為：單芯片（將多顆芯片整合成一顆）。

不僅8085如此，之后也持續(xù)有相同作法的嵌入式x86芯片，在16-bit的8086、8088等CPU出現(xiàn)后，后續(xù)又有同為16-bit的80286 CPU，但80286發(fā)表的同一天也順便發(fā)表80186、80188 CPU，80186、80188其實即是比照過往的8085作法，將多顆經(jīng)常與8086、8088搭配使用的外圍芯片（功能及資源），以整合制造法重新詮釋包裝。

不過，由于8088受IBM PC所采用，后續(xù)有了大量的PC需求，使得x86 CPU的持續(xù)變革趨力都專注在「資料處理」方面，「嵌入控制」反退為附屬應用，雖然不至于全然不顧，但多年來幾乎都處于聊備角色，且變動步調極緩，通常是資料處理用的x86 CPU有了世代替換后，將最式微的型款轉訴求為嵌入式應用。

90年代后期，嵌入式x86 CPU又開始重新興盛，這主要是因為PC的廣大市場，使許多非Intel（x86架構的原創(chuàng)公司）的業(yè)者積極開發(fā)兼容于Intel設計的x86 CPU，包括超微（AMD）、Cyrix（為其代工的晶圓廠有TI、SGS-Thomson、IBM等）、Centaur（背后支持的晶圓廠為IDT）、NexGen、RISE（背后支持的晶圓廠為SGS-Thomson）、Transmeta（搭配晶圓廠主要是IBM，之后也有TSMC，更之后有Fujitsu）等，但由于Intel的Pentium CPU在市場上漸成絕對優(yōu)勢市占，使得非Intel的x86 CPU業(yè)者紛紛轉型，避免與Intel正面競爭，只好另闢PC之外的應用出路，自此x86嵌入式領域又重新受到重視。

新一波x86嵌入式發(fā)展

首先是NexGen被AMD收并，事實上在未被收并前，NexGen的x86兼容CPU在接腳組態(tài)不同于Intel的設計，但依舊可兼容執(zhí)行x86軟件，收并后使AMD放棄原有自行研發(fā)的K5架構（K具有Killer殺手的含意），改以NexGen架構來設計K6，之后的Athlon/Duron（K7架構）、Opteron/Athlon 64/Sempron（K8架構）也都以此架構為基礎進行擴展延伸，并且也有推出嵌入式版本，如K6-2E即是以K6-2為基礎而針對嵌入式應用所調修成。

接著是Cyrix，Cyrix的x86兼容CPU：6x86原本比同時脈的Intel Pentium CPU快速，但由于Cyrix為Fabless業(yè)者，在芯片的制程質量、價格、交期、交量上都無法與Intel比擬，因此市占亦節(jié)節(jié)敗退，最后只好推出MediaGX的整合式x86芯片，初期仍希望用于規(guī)模市場最大的PC，并以低價為訴求（低價計算機興盛的1997年），但之后隨Intel、AMD在價格效能比上大放送，MediaGX也不得不轉入嵌入式應用，如POS收銀機、Thin Client精簡型計算機、或Kiosk信息亭。

MediaGX自1997年推出，雖然歷程中轉手給多家業(yè)者，但確實在嵌入式領域開拓出其需求與成績，2004年10月AMD針對金磚四國（BRIC）市場所提出的PIC（Personal Internet Communicator），以及麻省理工學院（MIT）媒體實驗室所研發(fā)的OLPC（One Laptop Per Child），都以MediaGX/Geode為第一考慮。

附注：Cyrix的配合代工業(yè)者中，TI最早退出（486），之后SGS-Thomson退出（Pentium/6x86時期），最后1997年NS收并Cyrix，并在之后收回IBM的代工生產(chǎn)權，但1999年NS將Cyrix中的6x86/MII（NS接手時期改名為MII，期望在營銷上能與Intel PentiumⅡ分庭抗禮）部門售予VIA，2003年將Cyrix的MediaGX/Geode（NS接手時期將MediaGX改名為Geode）部門售給AMD，自此NS也停止x86 CPU產(chǎn)品。
   
接著是RISE，雖然RISE從創(chuàng)始就只希望專攻、主打筆記型計算機用的x86 CPU，但依然不敵Intel、AMD的低價攻勢，而決定轉進信息家電（Information Appliance；IA）用的x86 CPU，推出所謂的iDragon，然不久后也無后續(xù)信息。

RISE的背后主力支持為SGS-Thomson，而Centaur的背后支持為IDT，更正確說是100％由IDT所轉投資，不過之后也放棄持續(xù)，在VIA買下Cyrix后，由于團隊與技術難再持續(xù)，因此VIA也買下Centaur，用Centaur的WinChip架構接替Cyrix MII架構，初期仍沿用MII系列名稱，但之后改名為C3/C7、Antaur（漢騰，此名推行一段時間）、Eden（伊甸，取自圣經(jīng)中的伊甸園）／Eden ESP等，其中Eden/Eden ESP即是更針對嵌入式應用而設計，至今仍持續(xù)推展中，并有后續(xù)規(guī)劃

最后是Transmeta，Trasnmeta的Crusoe系列CPU在2000年問世，主訴求在超薄筆記型計算機及嵌入式應用，但數(shù)年下來的營運與收益皆不理想，2005年正式宣布將發(fā)展主軸從CPU的設計、產(chǎn)銷，轉變成與ARM、MIPS類似的矽智財授權供應商（IP/SIP Provider），原有的CPU產(chǎn)銷業(yè)務則僅針對數(shù)家特定制造用戶而保留。

至此，嵌入式x86 CPU市場的主營業(yè)者（Major Player）大體為二：AMD、VIA，但其實最不能小覷的依舊是Intel，Intel的嵌入式x86 CPU雖然鮮少為嵌入需求而有額外的心力調修，但價格效能比與其它本質優(yōu)勢表現(xiàn)依然使其成為全球x86嵌入用量之首，加上近年來PC市場成長趨緩，如此Intel必使重新重視嵌入式市場的發(fā)展，因此AMD、VIA既有的戰(zhàn)果版圖恐會辛苦堅守。

不過，由于RISC CPU的走弱，以及Windows、Linux積極在嵌入式領域發(fā)揮，嵌入式x86 CPU的總體市場也可能更大，擴大的結果則可避免業(yè)者相互直接推擠的紅海血戰(zhàn)，而成為各擁一片藍海藍天。 

  
 
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）