一段被遗忘的历史:日美争夺CPU操作系统主导权之战

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30多年前,正是CPU和操作系统的莽荒时期,群雄混战的市场即将迎来大一统局面。此时,日本企业在操作系统、处理器(CPU)领域爆发雄心壮志,意欲上演DRAM市场碾压硅谷的传奇。但日本企业最终迫于压力缩手缩脚,挥刀自宫收场,使得英特尔、微软顺利垄断桌面PC领域。

这是一段被遗忘的历史。

微软创始人比尔.盖茨对IT圈内外的人来说,可谓如雷贯耳,日本东京大学教授坂村健却仅为圈内人所知。

坂村健是日本政府的IT智囊团成员,他最为人知的,是在29岁那年(1980年)提出“计算无所不在”的构想,其核心是打造日本自己的操作系统和CPU,以开放策略建立生态。

坂村健的理念在今天看来也许比较平常,但在1980年却十分超前。当时,CPU还只是英特尔公司不赚钱的副业,公司的主业是DRAM(随机动态存储器,俗称内存);微软公司刚刚成立5年,后来大名鼎鼎的“Wintel”联盟八字还没有一撇,IBM兼容机还要再等3年才问世。

那时候还是电脑发展的莽荒时期,今天的巨头苹果、英特尔、微软等公司,还是小不点儿企业,产业联盟、软硬件生态、开放源代码等能左右行业方向的理念,在当时的硅谷还是陌生的存在,所以坂村健能提出来,是一项了不起的创造。

而1980年也是日本经济开挂的年份,汽车、钢铁、造船、家电、半导体等诸多产业从落后美国,到逐一把美国的产业打趴下,成为美国市场的销售主力,成功上演“强龙硬压过地头蛇”大戏。

这种情况下,坂村健提出建立一种有别于硅谷的计算机体系架构,可以说是日本当时作为科技大国自然生长的结果,从创新上就领先了硅谷。

如果坂村健的构想成功落地,那么主导IT界发展的将是日本。日本不仅将主宰电脑核心部件DRAM,也将主宰后来兴起的CPU和操作系统。整个蓝星的IT蛋糕都将成为日本的盘中餐。

日本在CPU和操作系统市场的雄心壮志

1984年,坂村健主导的TRON项目挂牌。

TRON项目一面世就显出成熟老道的面孔,它不仅研发新的操作系统,还考虑到CPU与操作系统之间的优化关系,因而提出开发TRON VLSI CPU架构。

TRON VLSI CPU架构是一个新的CPU架构,它针对的是英特尔秉承的CPU必须兼容的理念,认为兼容承担了太多历史包袱,减慢了CPU的运行速度。换句话说,坂村健等日本科学家想让TRON VLSI CPU架构从一张白纸开始,像DRAM一样,书写日本IT传奇。

强调性能,抛弃兼容,这一理念后来也曾经被Power处理器运用,它在性能上比英特尔的X86架构处理器更为强大,但由于不兼容导致建立生态困难,即使有摩托罗拉、IBM等大佬鼎力支持,最终还是败给了走兼容路线的英特尔。

硅谷科技公司内讧争斗的局面没有在TRON项目上演。一方面,日本有官产学密切配合的传统,TRON项目走的也是官产学路子;另一方面,日本的大企业从TRON项目中看到了在DRAM之外的另一个金矿。

而且日本人有能力挖到这个金矿。此前,由于英特尔、摩托罗拉等为降低CPU制造成本,分别将6800、8086处理器外包给日立、三菱和NEC等企业。其中英特尔走的更为激进,为解决现金流紧张难题,以及满足IBM等大客户要求两个以上供应商的要求,创始人兼CEO罗伯特.诺伊斯将8086处理器的技术许可授权卖给NEC等日本企业。

如此一来,NEC、日立、富士通等日本企业,不仅拥有CPU的制造能力,也吃透了8086处理器,可以对8086处理器魔改,保证符合TRON VLSI CPU架构规范,因此对TRON项目持欢迎态度。实际上,TRON项目的第一任主席即是时任富士通总裁。

日本企业加入TRON项目后,为保证8086处理器支持TRON开放的操作系统,立即和它们的海外公司联系,集中资源开始编写基于TRON VLSI CPU架构的编译器,同时准备相应的软件开发平台。

看起来,日本人几乎就要成功了,即将继DRAM市场之后,在CPU和操作系统领域续写传奇。

安迪挥起镰刀割日本韭菜

日本人没有想到,在DRAM市场的大获成功,会终结他们统治CPU和操作系统的梦想。

1985年,也就是在386处理器即将上市时,英特尔公司总裁安迪.格鲁夫决心挥起大棒,将X86架构处理器的控制权牢牢拽在手里。在当时,不算上80286处理器,英特尔仅仅为8086和8088处理器发放的许可证不少于12种,所以硅谷和日本的许许多多公司都有这两款处理器的掩膜组,掌握了制造这两款处理器的成熟工艺。

统计表明,1984年8086和8088这两款8位处理器的发货总量达到7500万颗,是80286的7.5倍。这就意味着,随着这两款处理器的畅销,X86架构的生态系统已经建立起来,仅仅8086这款处理器,全世界的软件公司就已投资了数十亿美元为它编写各种程序。

现在,正是割韭菜的大好时机。

促使格鲁夫挥起镰刀割日本韭菜还有两个重要因素。他痛恨日本在DRAM市场击垮了美国企业,执行125%计划期间,在一次销售会议上,格鲁夫说:“英特尔是美国电子业迎战日本电子业的最后希望所在”。最终的结局却是,英特尔退出DRAM业务向日本人认输。

现在,在CPU领域,英特尔终于迎来了复仇时刻。更重要的是,格鲁夫还手握一样大杀器《半导体保护法》。

这部法律的出台也是格鲁夫极力推动的结果。早在1979年,格鲁夫就认为,英特尔需要更有力的方式保护自己的知识产权。1980年,他让公司的法律顾问带领国会议员走访公司的芯片设计部门,向议员们表明,设计芯片是一项艰苦的工作,保护芯片版权(包括掩膜版和指令集)以防外国人复制,对美国工业界来说是有百益而无一害。

经过4年推动,1984年《半导体保护法》通过。英特尔公司的一位法律顾问对此回忆说,“(这项法案中)我所草拟的东西至少有1/3到1/2被保留下来了。”

镰刀在手,英特尔开始指责NEC公司将8086和8088两款芯片悄悄改进后,当作自己的东西在日本销售,而且在销售新CPU时,NEC竟然拒绝向英特尔支付任何使用费。随后英特尔一纸诉状,将NEC送上法庭,双方诉讼争论的焦点集中到微代码(指令集)上。法院最终判决的结果是,英特尔拥有X86的微代码版权,但英特尔因为自己的许可授权管理问题,不能向NEC索赔。

尽管未能向NEC成功索赔,但格鲁夫得到了他想要的东西:获得了对X86架构的独家控制权。

日本企业也很委屈,感到自己被英特尔过河拆桥,他们为英特尔制造、销售8086和8088芯片,在辛辛苦苦帮助X86架构成为“世界标准”后,英特尔却切断了对日本公司的32位CPU的授权,以便独自享受垄断市场的果实。

另一边,摩托罗拉也对日立发起诉讼战,收回了CPU的授权。

日本靠购买美国CPU授权的路子至此被完全堵死。

转战嵌入式领域

TRON项目在CPU领域发展受阻后,日本企业把希望寄托在操作系统上,但这个美梦到1989年时也化为泡影。

美国得知日本政府要把TRON系统安装到学校的计算机中后,便拉下脸威胁说要把TRON列为不公平贸易壁垒之一。此时,日美半导体贸易摩擦正酣,美国在全球范围打击日本的DRAM产业,使得不少日本企业落下心理阴影。许多日本电脑公司担心失去美国市场,中断了和TRON的联系。坂村健为此表示极度失望。

为避免惹怒美国,日本TRON项目被迫缩减规模,修改愿景,让“无处不在的计算”删除掉PC选项,TRON VLSI CPU架构也转向不会和美国竞争的MCU(微控制单元,即单片式计算机),转战嵌入式领域。

在DRAM领域,日本之所以能在70年代到80年代早期大放光彩,主要是当时美国政府并没有意识到芯片的战略地位。80年代中期之后,随着1984年《半导体保护法》的出台,包括芯片在内的IT产业被确立为美国的战略新兴产业,一个需要动用国家安全借口进行保护的产业。日本企图在新兴的CPU和操作系统上挑战美国,美国当然不能忍受,于是当TRON还在萌芽期时就挥起大棒,根本不给它重演DRAM市场把硅谷企业打趴下的机会。

在美国业界看来,以目前TRON在嵌入式领域的发展情况,大棒挥舞得恰逢其时。

TRON(系统+MCU)转战嵌入式领域后,凭借开放源代码的理念,以及日本制造业的广泛参与,成为电子、汽车、工业设备的大脑,早在2004年,TRON系统就安装到30至40亿台家用电子设备中,超过微软Windows的1.5亿台装机量,TRON架构的MCU出货量也大大超过英特尔CPU。

东芝富士通的MCU产品,充当家电、汽车和工业设备的大脑,功耗超低。

由于TRON的影响力,现在宿敌微软和英特尔也不得不加入进来。有人算过账,哪怕坂村健向每个TRON用户收取10美分的授权费,他都有实力和比尔.盖茨在世界首富的台桌上掰掰手腕。

错过最佳时间窗口

问题是,没有英特尔等硅谷企业的CPU授权,日本企业能否独立设计CPU?答案是有可能,因为80年代中期正是日本自主研发CPU的一个极好的时间窗口。

那时候,英特尔刚刚收回X86架构的控制权,CPU大战硝烟未熄,后来爆发了英特尔和AIM联盟(苹果、IBM和摩托罗拉)的CPU大战。再后来,ARM发布的RISC指令集也和英特尔X86的CISC指令集展开交锋。

换句话说,CPU市场大局未定,一切皆有可能。

更为重要的是,当时的CPU结构远未有今天的复杂,286处理器的晶体管数量仅10万出头,386的晶体管数量大约40万左右,486晶体管数量大约1000万。只要肯掀开CPU封装壳,一层一层打磨芯片就可以获得CPU的电路设计,硅谷企业经常指责日本企业这么干。

英特尔早期CPU的晶体管数量

英特尔早期CPU的晶体管数量

日本企业多年的CPU代工和魔改经验,有能力设计、制造自己的CPU。实际上在被美国企业断供后,东芝、富士通、松下等还分别设计制造出了MIPS指令集的CPU,不过是给家电、汽车等产品做大脑,如果提高性能,就是ARM处理器的翻版。

但由于害怕得罪美国业界,日本企业不敢再往上多走一步,在MCU的基础上设计制造高性能CPU,还听话地手起刀落阉割了TRON操作系统,主动远离PC领域。

日本企业在CPU和操作系统上的缩手缩脚,最后分别成就了Linux系统和ARM处理器。

在自研CPU方面,拥有自己的原创IP核设计能力当然是重中之重,因为购买IP核授权随时可能被卡脖子,但比这更重要的是一个国家主权的独立和完整,否则,再好的时间窗口也会眼睁睁错过。

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