環(huán)顧當今世界，CPU領(lǐng)域已形成由美國、中國、俄羅斯、日韓和歐盟構(gòu)建的“一超多強”體系。但如果鉤沉歷史，蘇聯(lián)應(yīng)曾是世界上微電子技術(shù)最強大國家之一，甚至一度領(lǐng)先美國。

然而，在蘇聯(lián)解體后，俄羅斯的經(jīng)濟衰退、政治不穩(wěn)等局勢，導致大量科研人才離境前往美國。其中，得益于俄羅斯的技術(shù)人才，英特爾迎來發(fā)展的黃金時代，從而成為CPU領(lǐng)頭羊。

整體上，俄羅斯的CPU研發(fā)經(jīng)歷了“輝煌”、“動蕩”、“難產(chǎn)”、“衰敗”四個時代。如今，雖然俄羅斯仍在CPU領(lǐng)域奮力搏擊，但以往風光無限的歲月注定一去不復返。

輝煌

1976年，正值冷戰(zhàn)“鐵幕時期”。由于承擔了研制蘇聯(lián)超級電腦的重任，鮑里斯?巴貝揚的活動范圍被局限在蘇聯(lián)境內(nèi)。因此，酷愛登山的他只好埋頭攻堅關(guān)鍵技術(shù)。

僅兩年后，巴貝揚就率領(lǐng)團隊研究出全世界第一臺超標量計算機Elbrus-1。顯而易見，這臺計算機取名自蘇聯(lián)及歐洲最高峰——厄爾布魯士（Elbrus）峰。

蘇聯(lián)研制Elbrus-1的主要目的是服務(wù)于開發(fā)飛彈系統(tǒng)、核武器和太空計劃等軍事工業(yè)。巴貝揚稱，Elbrus-1采用的超標量處理器，在運行時會將連續(xù)的符號轉(zhuǎn)換為并行符號加速執(zhí)行。

而這一技術(shù)直到1993年才在IBM研發(fā)的PowerPC 601上得以應(yīng)用。這意味著俄羅斯在該技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先美國可達15年。

早在Elbrus-1的問世前，巴貝揚就因出色的計算機輔助設(shè)計工作被授予了“十月革命勛章”。Elbrus-1誕生后，巴貝揚接著領(lǐng)導第二代產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)工作。

1987年，Elbrus-2研制成功，不僅擁有超標量體系架構(gòu)，而且還具備支持高級程序語言的新技術(shù)。這臺計算機有10個處理器，每秒運算達1.25億次。

鑒于對Elbrus-2及其亂序超標量體系架構(gòu)的巨大貢獻，巴貝揚當年獲得政府頒發(fā)的“列寧勛章”。這是蘇聯(lián)當時的最高榮譽。

盛名之下，已年屆54歲的巴貝揚并沒有停止探索，并繼續(xù)率隊開發(fā)第三代Elbrus。他提出采用更新的超長指令字（VLIW）架構(gòu)，即通過一個編譯器來確保指令同時在不同的處理器上被執(zhí)行。

值得注意，在巴貝揚開始研發(fā)Elbrus3時，蘇聯(lián)還完成了32位El-90微處理器設(shè)計。

這一項目的負責人弗拉基米爾·彭特科夫斯基。他在Elbrus研究小組中曾是巴貝揚下屬。他參與了Elbrus-1與Elbrus-2計算機的研發(fā)，并主導開發(fā)了高級程序語言El-76。

1990年，El-90微處理器的原型問世。這一結(jié)構(gòu)反映出把RISC和Elbrus-2結(jié)合在一起的設(shè)計思想，因而具有更強大的兼容性。

動蕩

隨著蘇聯(lián)的政治體制和經(jīng)濟體系遭遇劇變，Elbrus-3項目的研究經(jīng)費突然中斷。痛心之后，巴貝揚1992年成立了MCST公司，專注于VLIW架構(gòu)的處理器Elbrus 2000（E2K）的開發(fā)。

面對美國企業(yè)紛紛找上門，巴貝揚一概拒絕。但他卻答應(yīng)了Sun公司創(chuàng)始人Scott McNealy的合作請求。因為在蘇聯(lián)解體前的1989年，他已經(jīng)來“拜訪”了巴貝揚。

1992年，MCST與Sun公司在莫斯科聯(lián)合建立了SPARC技術(shù)中心，共同研發(fā)處理器架構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯器與多媒體函式庫。而這促成了Sun后來在處理器上的快速崛起。

不過，在蘇聯(lián)政局動蕩下，彭特科夫斯基選擇了移民美國。1993年，憑借強大實力以及把許多Elbrus小組開發(fā)的先進技術(shù)帶到了英特爾，彭特科夫斯基晉升為英特爾CPU首席工程師。

隨后，他開始主導PentiumIIl的架構(gòu)研發(fā)，其中的重點就是新增SSE指令集及改善微架構(gòu)。然而，Pentium III處理器的幾大特色幾乎都與El-90微處理器的特征相同。

其中包括：每個時鐘周期可以執(zhí)行兩條指令的超標量體系結(jié)構(gòu)；支持兩路多重處理、排錯；具有支線推算，高性能的管線浮點單元，以及充足的高速緩沖存儲器。

另外，1995年英特爾推出了結(jié)構(gòu)更優(yōu)的Pentium Pro微處理器，而新增的主要特點幾乎都是彭特科夫斯基在蘇聯(lián)積累的技能，包括改進的x86指令解碼器單元和超標量體系結(jié)構(gòu)，推測執(zhí)行以及無序執(zhí)行等。

基于此，曾有人推斷Pentium就是以Pentkovski的名字命名。其實彭特科夫斯基到美國后，Elbrus團隊一直都不知道他到底在做什么。直到1999年，他的名字才出現(xiàn)在一本技術(shù)刊物上。

在技術(shù)來源問題上，巴貝揚也曾直言，英特爾的Pentium Pro微處理器與俄羅斯超標量體系結(jié)構(gòu)的變體非常相似。“英特爾是第一家采用超標量結(jié)構(gòu)技術(shù)的公司，并在后來迎來自己的黃金時代，成為西方世界領(lǐng)頭羊。”

難產(chǎn)

九十年代中后期，MCST公司面臨人才流失、經(jīng)費短缺和項目停滯等眾多困難。所幸的是，最核心的幾位科學家留了下來，從而使項目研發(fā)得以延續(xù)。

對此，巴貝揚率團隊攻堅克難，并于1999年成功研制Elbrus 2000的處理器E2K。

該CPU可能同時執(zhí)行Elbrus VLIW和英特爾x86代碼，每一時鐘周期可以執(zhí)行24條指令，僅憑1.2GHz的工作頻率就能帶來10.2GFLOP/s的運算性能。

這一速度是當時英特爾正準備發(fā)布的Itanium（安騰）服務(wù)器芯片的三倍。

雖然E2K憑借不可思議的超高效能、超小芯片面積與超低功耗等轟動了業(yè)界，但俄羅斯投資者卻因為電子設(shè)備開發(fā)風險大，而不愿意投資MCST公司。

為了解決經(jīng)費及融資問題，巴貝揚在開曼群島注冊了Elbrus國際，同時宣稱他們需要6000萬美元和3年時間才能完成最終設(shè)計，如果只做縮水版處理器則需要500萬到1000萬美元。

在四處尋找資金支持者或客戶時，巴貝揚還讓MCST為各種美國公司編寫程序。但他沒有把所得利潤用于擴大編程業(yè)務(wù)，而是投入處理器的研制。

在巴貝揚看來，處理器是更有價值的東西。“我們比很多美國人更了解微處理器市場”。俄羅斯技術(shù)的擁護者為大膽的夢想喝彩，也可能在技術(shù)領(lǐng)域取得突破性成就。

后來，巴貝揚一度在普京身上看到了希望。

2000年6月，普京在上臺三個月后就批準了《國家信息安全學說》，提出重點開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)包括：高性能計算機技術(shù)、智能化技術(shù)和信息攻擊與防護技術(shù)等。

俄羅斯的高調(diào)引起了西方關(guān)注。當時美國加州的著名半導體雜志《微處理器報告》，曾做了一篇叫《The Russians Are Coming》的報道深度介紹了Elbrus 2000處理器的各項黑科技。

衰敗

面對來自俄羅斯的競爭，美國科技企業(yè)很快開始行動。2002年，英特爾和惠普聯(lián)合研發(fā)Itanium 2處理器，代號“McKinley（麥金利）”。

雖然表示Elbrus比麥金利更好，但時移勢易，巴貝揚認為“要做到世界第一，就要走出去”。于是，在Elbrus 2000成功落地的2004年，他決定和E2K團隊一起加入英特爾。

巴貝揚在英特爾擔任的職位是軟件和服務(wù)部門架構(gòu)總監(jiān)，以及英特爾莫斯科研發(fā)中心的微處理器研發(fā)主管。另外，他還是第二位獲得英特爾院士稱號的歐洲人。

與此同時，英特爾收購了MCST的超標量處理器相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)，進一步鞏固了在處理器行業(yè)的地位。

此后，俄羅斯的處理器研發(fā)幾乎一蹶不振。在政策推動下，MCST推出了一系列Elbrus處理器的進階版，但這些處理器一直在“吃老本”，并逐步落后西方。

直到2012年，俄政府開始對微電子產(chǎn)業(yè)大力扶持，制定了《2013-2025年電子工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《國防工業(yè)綜合體發(fā)展規(guī)劃》等產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。其中對計算機設(shè)備等優(yōu)先支持的子項目，下?lián)茴A(yù)算總額達1700億盧布。

緊接著，俄政府對微電子產(chǎn)業(yè)也做了不少努力，包括盡可能采購國產(chǎn)電子產(chǎn)品，開發(fā)CPU民用和軍用條線，全面發(fā)力Elbrus2000、SPARC、MIPS三大架構(gòu)，以及研發(fā)“貝加爾”芯片。

基于此，2015年MCST推出了號稱俄有史以來技術(shù)水平最高的國產(chǎn)處理器——Elbrus-4C，可比肩英特爾i3和i5（2009年發(fā)布）。該芯片采用65納米，包含4個核心，工作頻率800MHz。

2020年10月，MCST又公布了旗下最新款CPU——Elbrus-16C。這款處理器采用第六代VLIW指令集架構(gòu)打造，由120億個晶體管組成，設(shè)計為16核、2GHz頻率，制造工藝是16納米。

顯然，目前俄羅斯能研發(fā)的最頂尖處理器也已經(jīng)比較落后。這一切，年近九旬的巴貝揚自然看在眼里。雖然至今仍沒有退休，還有很多項目計劃去做，但他已不再回來。

結(jié)語

時下關(guān)于計算機處理器架構(gòu)的主流歷史，都在宣揚CPU核心技術(shù)源自美國。但鮮有人知道，英特爾早期處理器的核心技術(shù)，或多或少來自于蘇聯(lián)Elbrus超級計算機的工程師。

俄羅斯處理器專家基思·迪芬多夫曾說，“超標量體系結(jié)構(gòu)、共享存儲多重處理技術(shù)和EPIC技術(shù)等概念，在西方出現(xiàn)之前很久，Elbrus就已經(jīng)成功開發(fā)出了基于這些技術(shù)的電腦?！?/p>

然而，風光輝煌之后，俄羅斯CPU技術(shù)衰落的原因或許更值得探討。其中既有俄羅斯忽視計算機科技民用和商用化原因，也有其政治經(jīng)濟不穩(wěn)，以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后等因素。

在當前國際形勢下，如果從國家安全角度考量：一旦俄羅斯處理器技術(shù)受制于人，將在國際競爭和對抗中處于非常不利的地位。雖然仍有一定“基底”，但俄羅斯已難以扭轉(zhuǎn)這一被動局面。