淺談古代CPU：副處理器的故事(3)

前情提要：
淺談古代CPU：副處理器的故事(1)
淺談古代CPU：副處理器的故事(2)

Intel在1980年公布了8087，隔年，也就是1981年八月，IBM PC問世，上面特別留了一個空的40 pin IC插座給8087，從此個人電腦終於跟以前那些「大型主機」一樣，擁有浮點運算的能力，也就在這一年，一家叫做Weitek的公司成立。

中文版的Wiki對Weitek的介紹有不少錯誤，首先，所謂「 三位自Intel公司離職的台灣工程師 所共創 」就錯了， 這三位都是HP Lab(Hewlett Packard Central Research Lab)出來的，Chi-Shin Wang( 王繼行 )是1967年台灣大學物理系畢業，後來到Standford念電機博士，台大物理學會在民國56年出版的《時空》第五期有他的文章，他後來在1987年自己開了一家IC設計公司叫IIT，後來改名叫8x8；IIT是頭幾個不靠逆向工程做出387相容浮點副處理器的廠商之一；Edmund Sun (孫燕生) 台灣出生，國立交通大學電子物理系58級畢業，1974年Caltech加州理工學院畢業，後來開了C-Cube，是硬體影像壓縮的先驅，後來還投資設立不少公司；Godfrey Fong (方端) 是總裁兼CEO， 1961-66 上海復旦大學半導體物理碩士，在Weitek之前，1974年他在Fairchild,，1981到HP Lab，這三位都沒待過Intel；另外有紀錄的還有G. Leonard (Len) Baker, Jr.,他是投資董事之一。

真正待過Intel的是這兩位：Stephen (Steve) Farnow，他在1979-1985是Intel DRAM部門的Manager , 1986 年到1990年擔任Weitek的VP；另外就是Everett Roach，他在1987到1991年擔任Weitek的Marketing Manager，在進Weitek之前，他是Intel的Marketing Manager，後來還擔任過Cyrix和NS(美國國家半導體)的VP，現在是Qualcomm的資深PM。

Weitek的創立目的本來是想做電腦繪圖，主要是CAD(電腦輔助設計)的相關系統，但是CAD需要強大的浮點運算， 於是他們從同樣是HP Lab找來一批設計浮點運算電路的專家，比較有名的是Fred Ware，美國專利局還有他們在Weitek時申請的浮點運算專利紀錄；結果系統還沒做，浮點運算器晶片已經先有了生意。

Intel推出8087只比8088晚了一年，剛好趕上IBM PC問世；1983年的80287也只比80286晚了一年；1985年80386問世，1986年Compaq就搶先推出了DeskPro 386，成為第一台相容IBM PC的386個人電腦，可是....80387到了1987年才出來，Weitek就趁這個時候搶先推出了可以搭配Deskpro 386的Weitek 1167，而且宣稱浮點運算速度是387的2-3倍。

1167其實是三顆晶片加上一片很大的電路板，然後再用一塊轉接板插到主機板的插座上，這三顆分別編號是WTL1163、1164和1165，1163是負責介面轉換的晶片，1164是浮點乘法器，1165是ALU；隔年Weitek就把這塊大板子縮成一顆IC，推出同樣用於386系統的3167，再隔一年，也就是1989年，當Intel推出80486DX時，Weitek同時推出Weitek 4167。

雖然同步推出，又號稱是387的幾倍速度，但是這是有代價的；首先，Intel不會這麼佛心的直接讓Weitek使用387的指令集，所以Weitek的副處理器指令集完全是獨立的，這表示軟體要另外修改；第二，Intel也不會讓Weitek使用386和387的專屬介面，怎麼辦呢？

Weitek 的工程師想出了一個絕妙的方法，首先，他們讓Weitek的副處理器同時接上386的位址和資料線(和287/387不同，他們不需要接位址線，但是跟8087很像)，讓它變成386記憶體位址上的一個裝置；然後最妙的來了，Weitek把這32條位址線分成兩個部分：高位址A31-A25用來分辨自己跟其他記憶體位址的區別，低的16位元直接當作指令！

這是甚麼意思？意思是Weitek直接把比較高的記憶體位址佔下來，386的定址線是32bit，如果高位址是0xC000(其實就是A31-A25=1100000)，Weitek就認定這是給它的指令，就會把低位址的16bit當作指令，另外資料線的32 bit就當作是資料；換句話說，在386來看，一個Weitek FPU 的指令其實就是一個記憶體的存取動作，也就是「mov addr , data」，mov的位址上半部是0xC000，下半部是FPU的指令編碼，而資料就是從暫存器過去。

可是這樣不就表示沒辦法裝4G的記憶體？別傻了，在那個時代，大部分主機板能夠裝到8MB記憶體已經是偷笑了，換句話說整個記憶體定址空間根本絕大部分都是空的，Weitek當然是老實不客氣的佔地為王。

不過Weitek的光輝年代並沒有太久，Intel在486時把浮點運算器整合到CPU裡面，所以速度變快，可是在CPU外面的4167就沒辦法享受到這個好處，另外，像Intel後來推出只有24條定址線的386SX，Weitek的架構就完全沒辦法使用；1989年的4167之後，Weitek就完全沒有在PC上推出新的浮點運算器；在其他平台上也遭遇到同樣的問題：當其他處理器都內建FPU時，外接FPU就毫無優勢可言，雖然到了90年代初開始轉做繪圖晶片，但是這時候為時已晚，1996年被Rockwell收購下市。

雖然Weitek的時代結束，但是這套直接使用CPU位址和資料線的招數倒是活了下來，在486出現後，ISA介面卡的速度和CPU差距越來越大，剛好那時候視訊繪圖對於頻寬的需求日益增加，有人就想到了同樣的招數，直接從CPU的位址和資料線下手，這就是後來的VL(Vesa-Local) Bus。