靠谱的股票股权质押 Jim Keller访谈：传奇架构师的芯片之路

（原标题：Jim Keller访谈：传奇架构师的芯片之路）靠谱的股票股权质押

如果您希望可以时常见面，欢迎标星收藏哦~

引言

Jim Keller，作为全球最著名的CPU架构师之一，在过去几十年中为多个领先的处理器设计做出了卓越贡献。他不仅在AMD、Intel、Broadcom、Apple、Tesla等世界顶尖科技公司中担任过重要职务，还在SiByte、P.A. Semi等初创公司待过，后创办了Tenstorrent AI芯片初创公司，深刻影响了现代计算机硬件的进步。

在去年与计算机博物馆的一场访谈中，Jim Keller为我们回顾了他从一个普通家庭成长起来，逐渐加入半导体行业，辗转多家知名半导体芯片公司，到躬身创办RISC-V AI芯片公司Tenstorrent的历程。他分享了自己的童年、家人的影响，以及在职业生涯中如何通过不懈努力和创新精神，面对一次次技术挑战，突破自我、改变世界。

让我们从这段访谈中，一起走进Jim Keller的传奇人生，探寻这位CPU架构师背后的故事。

访谈实录

Jim Keller的家庭和成长背景

Fairbairn：我是 Doug Fairbairn，今天我们有幸采访 Jim Keller，他是著名的 CPU 架构师，并且在过去几十年中为许多处理器设计做出了贡献，除此之外，他还有其他众多贡献和成就。Jim，欢迎你，非常高兴能请到你。

Keller：好的，谢谢，很高兴能来到这里。

Fairbairn：正如我所说的，让我们从头开始。告诉我你在哪里出生，是什么时候出生的，你的早期家庭生活是怎样的，你的父母是做什么的？你成长时的家庭环境如何？

Keller：嗯，我出生在新泽西州，我的父亲在 GE Aerospace 工作，他们有一个项目会把员工调动到不同的地方。所以他从印第安纳州开始，然后是马萨诸塞州的 Lynn，再到费城，最后他们在宾夕法尼亚州的 Valley Forge 建了一个大工厂。我们家离 GE Aerospace 的 Valley Forge 办公室只有三分钟车程。我是家里六个孩子中的第二个，我的父亲是机械工程师，设计卫星。我母亲是她大学的毕业生代表，她曾经接受过成为教师的培训，她非常聪明，但在我小时候，大部分时间都在家里照顾我们六个孩子，她没有工作。后来她成为了一名治疗师，并且在那方面非常成功。但是作为孩子时，她是全职妈妈，我在一个充满孩子的家庭中长大，我们六个孩子的年龄相差不远。

Fairbairn：你父亲有工程背景，这对你有影响吗？他和你一起做过项目吗？你们有做过类似的事情吗？

Keller：是的，我父亲非常擅长描述和画出任何东西。所以我是在一个这样的家庭中长大的——他会下班回家，说：“哦，我看到了一座桥，来，我给你画一下”，然后他会迅速画出整座桥，告诉我它为什么能工作，为什么不能工作。我就这样长大，认为这就是生活的常态。我的父母也都参加了读书俱乐部，家里到处都是书，他们非常重视智力对话。总的来说，他们是非常聪明的人。他们还有一个家庭朋友在一次家庭旅行中和我聊天，当时我们交换了车，显然我和他聊了好几个小时。

我父亲的朋友告诉他，我是他见过的最聪明的孩子之一。我提到这件事是因为，后来我被诊断为阅读障碍，我直到三年级或四年级才真正学会阅读，而我的父母从来不担心我。所以他们认为，“哦，他没事，只是按自己的方式理解而已。”我想在现代社会，这会引发恐慌。你的孩子在二年级仍然不会读书。但这从来没有影响我。在二年级的时候，我注意到我在那群书本中拿的是字母特别大的书，而不是那些小字母的书，但这并没有太大影响。后来，我偶尔会学会一些东西。我记得在三年级快结束时，我学会了读书，突然间，我能够读书了，书本变得有趣起来，我开始读了很多书。

Fairbairn：所以，虽然学读书的过程对你来说比较慢，但你最终成为了一个热衷于阅读的人。

Keller：我变成了一个读者，但从来不是写作者。我写作总是很困难。我大多能滔滔不绝地说话，但如果能看到整页的文字，我就能把它们写下来。我想，也许在文本编辑和反复修改的世界里，这样会更好。但作为一个孩子，写作总是很痛苦的。但是数学就不一样——他们称之为“情节学习”。我记得我们在学习长除法的时候，我一开始没有理解，直到有一天我突然明白了，感觉就像是“哦，他们是在猜”，然后我就一下子懂了，接着代数也是一样，“F(x) = 什么。”我根本不知道他们在说什么，我想我整整一年的代数课上都在想，“我不知道他们在说什么。”然后它就变成了“哦，这是符号”，然后我就明白了。所以，我有这些瞬间的顿悟。但作为一个孩子，我总是在做自己的事情，学校对我来说只是从做其他事情中抽出的时间。

Fairbairn：那么，你有五个兄弟姐妹。有人走上了技术的道路吗？

Keller：我的姐姐是机械工程师，我的弟弟是计算机科学家，非常非常优秀，我的兄弟姐妹们都很聪明。不过，我们中还有一个治疗师，一个社会学家，一个哲学教授——我们各自做了不同的事情。

Fairbairn：有趣的家庭。那么，你在高中阶段是怎么发展的？有没有什么特别的老师，或者是其他什么人，给你指引了方向或激发了兴趣？

Keller：是的，我有几位非常优秀的老师。我上的是位于费城地区的一个相当大的郊区高中。我们有一位教微积分的数学老师，他每次做特别演讲时，都会穿上他的好西装，戴上五彩斑斓的领带，搞得很隆重。所以，积分学的基本定理就是一个盛大的事件。他会用多色粉笔，他是一个非常有个性的老师，而我们学校的其他一些老师就基本很差，我们几乎什么都没学到。在我们的学校，我们基本上是放任自流的。考勤是自愿的，我的朋友是学生会主席，我们班通过卖足球比赛的小吃赚了很多钱。我们觉得自己好像是在学校之外运作的。对一个孩子来说，那是一个非常狂野的地方。后来，校长被解雇了，我的弟弟说，“我上的是完全不同的高中。”

Fairbairn：这些学生得收拾一下了，是吧？

在宾夕法尼亚州立大学求学

Keller：是的。60年代末期这个国家经历了相当动荡的时期，我长大后，常常通过电视了解我的叔叔们是否死于越南战争，这对我来说是相当创伤性的。然后70年代是那个时期的后果，我开始上高中，既有好的一面也有坏的一面。正如我所说，我遇到了几位非常棒的老师——我的几何老师就非常棒。我还有两位化学老师，安娜·弗尔科夫人，我至今还记得她教我们化学计量学，她是一个了不起的老师，然而，其他一些老师就好像不关心我们。我们不去上课，似乎没人注意到。我高中毕业时拿到了B，几乎没有什么计划，唯一的理由是我喜欢的一个女孩上街去上宾夕法尼亚州立大学。所以，我就申请了。

Fairbairn：啊，这就是你去宾夕法尼亚州立大学的原因，对吧？

Keller：嗯，确实有一个有趣的事件。高中最后一年，我被学生辅导员叫去了。当时，在高年级结束时，会有人注意到你是否要上大学，而现在，他们从小学开始就开始准备了。

Fairbairn：提前好几年。

Keller：她说：“你是个非常聪明的孩子，你应该去麻省理工学院（MIT）。你听说过MIT吗？”我想我模糊地听说过MIT。我当时想：“不，我不想搬到波士顿。”然后她给我了一份按薪水排序的工作清单。那个时候，大学毕业生薪水最高的是化学工程，其次是石油工程，然后是机械工程，最后是电气工程。我觉得前两者看起来很傻。所以，我在机械和电气工程之间掷了一枚硬币。但是我的祖父是电工，每次我们去看他时，他的家里总是充满了电动机、洗衣机和各种各样的杂物。我觉得那些东西很神奇，所以我随机选择了电气工程，因为它薪水高。

我画了一条线，把生物学、物理学、海洋学这些都放在了线的下面。如果你问我大学时想学什么，所有的选择都在那条线下面。但我觉得上大学不选一个能挣钱的专业会很傻，而我的祖父是电工，我觉得这挺有趣的。所以，我报了宾夕法尼亚州立大学，成功被电气工程专业录取了。我打电话告诉我祖父，他说：“注意你的功率因数。” 这指的是电动机中电流与电压之间的角度。所以，这就是我走上工程道路的整个故事。

Fairbairn：就这样走上了这条路。那么，当你选修电气工程时，重点是微电子学吗？是电动机方面的吗？

Keller：不是，不是。

Fairbairn：那你的教育重点是什么？

Keller：我上过一门Fortran课程，上一门逻辑设计课。当时，宾夕法尼亚州立大学——1976年——有一个非常好的电气工程系，大概有600到700名学生。

Fairbairn：很大。

Keller：是的，很大。他们开设了核心课程。你第一年学的是数学、物理和选修课程。我当时还双修哲学，挺有趣的，数学课很棒。机械工程课程——那些是淘汰课程，我记得学到如何解加速旋转参考系的题目时，我觉得太神奇了，我真的很喜欢大学生活。我觉得第一年花了一段时间才跟上节奏。因为在高中，我们总是胡闹，尽管我有很好的老师，但我们不需要认真学习。第一年我一开始成绩不错，但到学年结束时，我的成绩已经很差了。我的父亲说，如果我真打算在大学里挂科，那我应该在夏天好好考虑一下这个问题。因为比起浪费学费，他认为我可以去找个工作，而我当时想：“我才不会在大学挂科呢。” 所以，剩下的时间我表现得很好。

Keller：嗯，我小时候读了很多书，对各种思想非常感兴趣。所以，我双修了哲学专业。关于这个有个有趣的故事。在我大二时，电气工程系收到了一封哲学系主任的信，说他们想见我。我挺兴奋的，心想：“哇，系主任来找我了。”然后他跟我说：“我们从来没有遇到过像你这样的学生，真的是。哲学专业里根本没有电气工程（EE）的学生。我只是想给你看一件事。”然后他给我看了一篇哲学学生写的论文。他说：“这是期中考试。”那篇文章大约五页，写得很漂亮，双倍行距，两面写完。然后他拿出了我的考试成绩，基本上就是半页，里面有很多划掉的部分。他说：“我根本看不懂，吉姆，我不知道你写了什么。”然后他说：“我们哲学专业的学生写作很多，我去问了你的老师，他们都觉得你很棒。但我得告诉你，你永远也无法从宾夕法尼亚州立大学获得哲学学位。不过，你可以上任何你想上的课，你总是能拿B。”所以，我就被哲学系“开除”了，因为我在考试环境下写不出一篇段落。这事挺好笑的。但我还是选修了很多哲学课，真的觉得那是个很有趣的经历。

Fairbairn：这个故事挺有趣的。那么，你完成学业之后，有什么想法吗？你当时是怎么打算的？

Keller：嗯，在宾夕法尼亚州立大学，我直到大二才真正开始学习电气工程，因为当时课程安排是这样的。我在电气工程学科得了全A。事实上，在哲学教授之后，电气工程系的主任打来电话，我当时想：“天啊，我是不是要被电气工程系开除了？这不能发生第二次吧。”但他却说：“我只是想见见你。我们学校没有多少学生能拿到全A。”我说：“嗯，我确实很努力。”他说：“显而易见。”我真正喜欢的方向是电磁场理论。但我的导师是乔·斯塔克博士，他是半导体小组的负责人。IBM曾捐赠给宾州大学一个2英寸的晶圆厂。所以，在我大四时，我上了一些非常有趣的半导体课程——我们在实验室里制作晶体管，甚至是6微米的晶体管。我至今还记得关于氟化氢（HF）的安全简报。我的大四课程主要集中在半导体上。当时我想自己会成为一个射频（RF）工程师，但这真的很有趣。然后，我上了一门编程课程，我觉得那非常有趣。那时是打孔卡Fortran编程，我还上了一门逻辑设计课程，我觉得那也很有意思。

Fairbairn：有意思？

Keller：它没有深入到很深的层次，但能从如此简单的东西构建任何东西，真的是很惊人。电磁场理论很复杂，几乎所有东西都变得几乎不可计算。即使是相对简单的天线和驱动设备，也变得非常难做了。如今，我们为这些东西建造了非常复杂的模拟器。所以，简单的方程式很酷，但它们的应用很快就遇到了计算壁垒。而材料科学就更难了。这是我在宾夕法尼亚州立大学最喜欢的课程，因为教授很棒，材料科学的描述语言也非常精彩。但在书本里，所有的问题最终都变成了简单方程的曲线拟合，因为氢原子以外的任何东西都是无法解决的，这对我来说是一个很有趣的哲学性科学基础问题。然后就是逻辑设计，这从逻辑设计到应用的跨度非常小，基本上就是Karnaugh图，这很简单，但它背后实际上非常奇妙。

所以我并不完全确定自己要做什么。然后我面试了很多工作，主要是在半导体公司——Fairchild、摩托罗拉。但我也随机去佛罗里达州的哈里斯公司面试，我觉得我可以住在海滩上，去冲浪。他们有一个非常酷的计算机项目，是把光纤和高速数据写入薄膜结合起来，他们需要一个逻辑设计师，所以我就接了这个工作。

Fairbairn：所以，环境和工作本身都让你觉得这是个不错的选择。

Keller：是的。然后我的老板是个读书人，他有一书架的书，都是我小时候读过的书，我们聊得非常愉快。后来，事实证明，他在我被雇用后不久就被解雇了。当我到达公司时，他们简直不知道该让我做什么。他们问：“你来这里干什么？”我拿出了一封信，上面写着：“8月15日来上班。”他们说：“嗯，大学生都是6月开始工作的。”我就说：“是啊，但我从大洋彼岸开车过来了。”我和招聘人员谈妥了这个事，他们也表示“不知道。”于是，他们给了我一个工牌和一个办公桌，过了几天，有人走过来说：“我们有一堆测试设备需要修理。”于是，我就花了一年半时间修东西，结果挺好的。

Fairbairn：所以你当时并没有接触到计算机设计？

Keller：他们确实有一些带微处理器的电路板，但它们都坏了。他们还为佛罗里达电力公司设计了一个遥控器，也没有做成。还有一些其他随机项目，我就是个忙碌的年轻人。

Fairbairn：这些项目是别人设计过但还是没弄成功的吗？他们解决不了问题吗？

Keller：是的，我被分配到一个小组，他们有很多基本的逻辑设计问题需要解决，我做了一些逻辑设计的工作，但大部分时间我都在修东西。我做过一块高频电路板，40MHz的STTL电路板，用于为光纤发射器编码数据，但它也没能成功。所以，这就是我第一份电气工程的工作，我们需要修复地面平面，修复很多东西，才让它正常工作。这份工作让我后来被数字设备公司（DEC）录用了。

Fairbairn：那么，你是怎么找到去数字设备公司（Digital Equipment）的机会的？你当时在佛罗里达冲浪...

入职第一家半导体公司Digital Equipment

Keller：有一天，我在《EE Times》上看到了一则招聘广告。我想回到北方，我的家人在费城，波士顿也很近。于是，我就看到了这则广告，招的是一名时钟设计师，来自一个我从未听说过的公司，叫做数字设备公司（Digital Equipment）。所以我在去之前一天去雷神公司（Raytheon）面试了一下，练习一下，因为我好久没面试了，他们当场给了我一个offer，不过我拒绝了。他们为我的机票买单，所以他们挺生气的。

Fairbairn：他们支付了你的差旅费用。

Keller：是的，这件事很有意思，然后他们问我：“你有打算在这里工作吗？”我说：“如果你们不像现在这样待我，我肯定会的。”这件事挺好笑的，后来我去了数字公司，他们当时需要一名高频时钟设计师，虽然很快他们发现我对这方面并不懂多少，但他们还是雇用了我，挺不错的。

Fairbairn：那么，他们把你分配到了哪个小组？

Keller：我在VAX 8800小组工作。组长是Bob Stewart，他曾是PDP 11/44、11/70、VAX 780和8800的架构师之一，所以他是数字公司最优秀的计算机架构师之一。我在一个做缓存子系统的团队工作，做逻辑设计，嗯，我当时就...

Fairbairn：你当时根本不懂计算机架构或缓存之类的东西吧？

Keller：没错。于是一个朋友在我坐飞机之前给了我11/70和780的手册，我就在飞机上读了这些手册。基本上，我进公司后跟每个和我聊的人说：“我有很多问题”，然后我就拿着这些手册问他们：“你们为什么要这样做？这个是干什么的？”我当时挺自信的，他们几乎不知道该如何应对我，他们说：“我们从来没见过像你这样的人。”所以，我就得到了这份工作，工作了大约七年。

Fairbairn：你在VAX 8800上工作？

Keller：是的，8800之后有两个后续型号，不幸的是这两个型号因为政治原因和技术问题都被取消了。但我做得还不错，做了很多逻辑设计和电路板设计。那时是ECL（发射极耦合逻辑）计算机，所以有电气设计、电路板设计、逻辑设计，后来我开始思考计算机架构和CAD工具，自己在晚上写了一个逻辑模拟器和时序验证器，做了几个较大的软件项目，实际上那并不是我的工作。

Fairbairn：他们那时候有类似的东西吗？

Keller：有的。我们买了一个来自硅谷的初创公司，叫做Valid，他们做了一个绘图系统，并配有一个时序验证器。这个系统还行，但使用起来挺麻烦。然后数字公司有一个模拟器小组，他们的模拟器很全面但速度很慢。有一次，我在和Bob Stewart、Jay Grady一起工作时，认识了一些人，比如Forest Baskett和Butler Lampson，我们在给Butler解释逻辑模拟器是怎么工作的时，他就站起来在白板上写了：“你应该这样做，如果这样做的话会快很多。”于是我就按照他的方法写了一个逻辑模拟器，打电话告诉他多快了，他说：“听起来差不多，干得不错。”

Fairbairn：那是 Butler。

Keller：是的。他——是的，我认为他没有做很多实施工作，但他可以思考得非常快。

Fairbairn：不，他告诉所有人应该怎么做，然后每个人都按照他说的去做。

Keller：是的。这完全就是发生的事情。我还遇到了 Chuck Thacker，他是另一位伟大的架构师，他们一直在关注我，因为我有点特别。但我在他们……的时候遇到了这些人。

Fairbairn：是的。当我在那里工作，研究 Alto 的时候，他们在 Xerox PARC。

Keller：是的。所以，Chuck 和 Butler 在 System Research Lab，然后 Jeremy Dion 和 Alan Eustace 以及我遇到的一群人在 Western Research Lab，它们实际上就在街对面。但它们是 Digital 的两个研究派系，我不知怎么地认识了他们两个。

Fairbairn：你和 Dan Dobberpuhl 一起工作过吗？

Keller：是的。

Fairbairn：他是直接参与其中，还是你们的关系如何？

Keller：我在 Digital 大约工作了 15 年。前半部分是在一个中档系统组，做 ECL 设计，大型计算机，然后我在大约 89 或 90 年加入了半导体组。我在 Western Research Lab 工作了六个月，在那里我遇到了 Norm Jouppi，然后和 Alan Eustace 以及一些人一起研究 BIPS 计算机，它……

Fairbairn：在这里，在硅谷？

Keller：是的，在 Palo Alto，然后当我回去时，Pete Bannon 在半导体组找到了一份工作，他说“你应该来这里”，然后我们成为了 EV5 的共同架构师，这是第二款 Alpha 芯片。所以，Dan 做了第一款 Alpha 芯片，EV4，我们做了后续产品，然后 Dan 在某个时候搬到了加利福尼亚，为 Digital 组建了 ARM 团队，也就是 StrongARM 团队。所以我很了解他。我们经常交谈。但我没有在 Digital 直接和他一起工作。

Fairbairn：他是我们非常努力想做口述历史的对象之一，但在他去世前我们并未成功。所以，我很想知道你对他的回忆，他的...

Keller：是的，他确实很了不起。当第一代Alpha芯片推出时，它的频率是166MHz兹，后来到200MHz兹，这个频率比任何之前的处理器要快三到四倍。Dan的桌子总是这样大，上面堆满了电路图，高得几乎要遮住整个桌子，我就问他：“你怎么找到需要的东西？”他说：“只要你不动它，我可以找到任何东西。”然后他会从一年前的电路图中找出一张，说：“这是怎么做的，那个是怎么做的，”就这样。

Fairbairn：那回到你最初在ECL-8800上的项目，你负责的最大项目是什么？你是领导某个领域吗？你的职责是什么？

Keller：是的，在ECL-8800上，我实际上是一个电路板设计师和逻辑设计师。所以我做了总线接口，构建了别人给出的规格的逻辑设计。后来，我开始和其中一个团队合作，做性能模型架构，因为Pete和我成了调试计算机的“专家”。

Fairbairn：Pete...

Keller：Pete Bannon。他是一个微编码员，我是逻辑设计师。当我们在实验室给机器通电时，很多人都在场，但我们基本上在实验室住了一年，调试所有东西，运行所有软件。随着软件逐步启动，做性能建模的人也想要尝试并运行一些东西。然后一些东西按预期工作，但有些东西明显不行。Pete重新写了很多固件，整个过程中，我学到了很多关于计算机是如何从头到尾构建的。当做一个I/O板的那个人辞职时，他们需要人来接替，我就把整个电路图集过了一遍，成了负责调试那部分的人。然后我们交付了公司内部的前十台机器，安装在操作系统小组中。当他们启动软件并开始加载时，机器开始崩溃，我们又去调试它。

Fairbairn：那段时间你从8800项目中学到了什么？从这段经历中，你有没有形成一些关于“这是正确的做法，那个是错误的做法，我们需要更好的工具”之类的看法？从那个项目中你有哪些收获？

Keller：一开始，一切都像是一堆零件：“这里有一个部分，这里有一个部分，这里有一个部分。”但是后来，Bob Stewart基本上在CISC机器中早早就实现了一个RISC流水线。所以，我们有了解码阶段、指令获取、解码、寄存器读取、执行、数据缓存查找和回写。VAX-8800有一个相当简洁的RISC流水线，前面有一两个额外阶段来解码CISC指令，但它们作为微操作来执行。一开始我不明白这意味着什么，但到项目结束时，我知道了流水线是什么，知道了分支预测失败的代价，因为那时候我们没有分支预测器。所以，分支走错了方向时，我们只好刷新流水线。知道了什么是缓存。所以，基本上，这三年就像是架构101课程。到我结束这个项目时，我知道了缓存如何工作，分支如何工作，指令解码器如何工作。VAX的架构有点复杂，因为我们有多个权限级别的架构，还需要处理中断，有些重指令由微代码执行。那部分工作都完成了。

然后是接下来的项目——Argonaut，基本架构加倍时钟频率。从中我学到的是，我们把时钟频率推得比技术本身能支持的更远，结果让构建变得非常困难，而且那时候的分析工具也非常差。于是我就开始参与写CAD工具。最初是时序验证器，后来是模拟器，我们在多个项目中都用到了这个工具。到最后，我虽然没有写性能模型，但我们做了一个性能项目：我们把VAX-8800的一个电路板改造，用来记录所有微程序计数器地址和其他信息。然后Doug Clark写了一篇论文，标题是《VAX计算机是如何花费时间的》，我为这项目贡献了硬件，Pete写了微代码，Doug做了高层分析。这就像是将这些不断变化的部分，转化成一台拥有流水线特性的计算机，最终变成一台因为合理的时间分配而具备性能的计算机。当我加入Alpha团队时，Pete和我从零开始为EV5写了性能模型，这是我们第一次在计算机设计中，以架构规格和性能模型为基础，转化成芯片的经验。

Fairbairn：这期间，编译器组有参与吗？

Keller：有的。编译器组非常关注高质量的编译。这里有一个有趣的过程。在CISC时代，大家会说：“我的计算机更好，因为我有更多的指令。”然后到了编译器时代，人们会说：“我们的编译器更好，因为它可靠，稳定，不会有内存泄漏。”之后，RISC派系出现，他们在系统研究实验室（SRC）建立了Titan，那是一台RISC机器，基本上是在VAX-8800项目的尾期出现的。Titan的板子是VAX-8800的一半，体积是它的四分之一，性能却更好，而且它更简单，没有权限架构，也不是多处理器架构。它的设计理念是：“这台计算机非常简单，建造编译器更容易，而且编译器也有助于性能。”这是一大转折，因为直到那时，编译器更多是在提供功能和质量，而不是在提供性能。当我们过渡到Alpha时，Alpha团队有一个内部研究小组专门做编译器性能工作，编译器组有时候会从性能理念转化到生产编译器的过程，但这在数字公司花了几年才实现，并且最终非常成功。

Fairbairn：所以你对Titan的观察，以及由此得出的结果，后来影响了你自己的方向，你能看到两者之间的不同吗？

Keller：嗯，这个有点难说。Bob Stewart相信将硬件做得尽可能简单，Titan确实朝着这个方向走。但当我们做EV时，比如说EV4是双发射，今天我们会称之为超流水线设计。

Fairbairn：EV4？

Keller：EV4是第一款Alpha芯片。

Fairbairn：哦，明白了。

Keller：然后EV5是四发射的，增加了更多的流水线，配备了多级片上缓存，这可能是一个错误。但要填满四发射的顺序机器，你真的需要编译器的优化才行。这时，关于是编译器带来更多性能，还是硬件来实现性能的争论开始了。

EV6是第三款Alpha芯片。Dirk Meyer和我一起设计了它，那是我们设计的第一款乱序机器。我们的设想是，软件能提供一个基线性能，比如说1倍，随着编译器的改进，可以提高到1.5倍。有人说：“我们只要继续提升编译器。”但当时编译器的搜索空间已经变得非常庞大。VLIW项目大多数都没能成功，因为它们需要投入大量资源，而乱序设计则成为了获取高性能的方式。但当我们设计EV6时，仍然有争论是否能构建出一台高性能的乱序计算机并使其正常工作。虽然已经有一些简单的乱序机器问世，但EV6是四发射、20条指令窗口、100条指令在飞行中的机器，超出了我们当时简单思考的能力。现在来看，这种设计已经算是相对简单的了。但那时，这是一个很大的转变。到了1996年，我已经工作了16年。

Fairbairn：是的，你已经深深嵌入其中了...

Keller：是的，EV5是我第一次在架构设计上的大突破，我和Pete一起做的。我们学到了很多。完成后，它是有史以来最快的计算机，或者说最快的微处理器，但我也有些尴尬，因为它的缺点我清楚得很，几乎不敢谈论它。那是一个有趣的个人经历，因为尽管它其实挺好，且参与其中的团队也非常优秀，但我知道每一个出错的地方。

所以，EV6时，我们从零开始重写了性能模型的架构。Alan Eustace——我描述过我们写的性能模型。那是30,000行代码，包含了各种复杂的东西，他说：“Jim，我写了一个只有1,000行代码的性能模型。”我说：“什么？为什么代码这么少？你到底做错了什么？”那一刻，我感觉像是被重击了一样，“我怎么搞砸得这么严重？”所以，我重新写了EV6的性能模型。它的第一版是1,100行代码。之后，我几乎一周不睡觉，最终把它压缩到了1,000行，能够解析Alpha架构、处理所有追踪信息、运行乱序模型（不包括内存系统）并让它工作。我给Alan打电话：“我做到了，1,000行代码。”我说，“我还是不知道你是怎么做到的。”他说：“看，Jim，我从来没做过，但我知道你有多竞争心强。我觉得如果给你设定一个更高的目标，你可能会做得更好。”他说：“30,000行代码对我来说简直疯了。”那真是挺好笑的。但这让我重新思考了如何构建性能模型，真正深刻地去思考它。在此之前，我们写模型是为了探索一些想法，而不是把它当成一个有价值、能理解、能清晰使用的工具。然后Dirk和我互相讨论，他会拿着模型说，“我要加这个加那个”，他就去重写代码，他编程的水平远超我。

Fairbairn：那EV6是DEC的终结吗？

Keller：是的。

Fairbairn：对你和公司来说，我想是吧。

加入AMD公司

Keller：是的。当我们把芯片流片时，Dirk去了AMD，最终领导了K7的开发并成为了CEO。我一直待到Unix系统在多个芯片上运行起来，然后加入他一起做K8。之后他们做了一个后续项目叫EV7，它是EV6核心的一些调整，但主要加了使用Rambus的片上内存控制器。他们用EV7做了一台128处理器的计算机。我记得这可能是在Compaq收购公司之后才完成的。大概在我加入AMD三个月后，Compaq收购了Digital Equipment。但Pete完成了EV7的开发，并且留在了那儿。

Fairbairn：那你去了AMD？你那时候的朋友已经在那里，招你来一起做下一代产品了？

Keller：对的。我当时是为Atiq Raza工作，他是COO。几年前，AMD收购了NextGen，他们的586处理器变成了K6。AMD以前的286、386、486基本是Intel处理器的“掩模复制”。K5是AMD设计的第一款处理器，虽然它成功了，但也有很多困难。接着他们收购了NextGen，因为他们已经在生产586处理器，并把它改进成了K6。Dirk领导了K7项目，我参与了其中，之后我开始了K8项目。

Fairbairn：那K7和K8的目标是什么？就是下一代x86处理器吗？

Keller：是的，可以这么说。K7在架构上和我们设计的EV6有些相似，但它有宏指令架构，用于拆解x86操作。当时我们认为必须这样做——在RISC机器中，你有加载指令、存储指令、加法指令和分支指令，它们是分开的。但在x86中，一条指令可能包含加载操作数、寄存器操作数、存储操作数，然后某些指令会深入到微代码中。当时有争论，是不是应该获取宏指令然后拆解，还是应该先拆解再发出微操作？K7在整数运算上采用了宏指令架构。但它的缓存系统和总线接口基本上是从Digital授权过来的，实际上就是EV6的总线设计。

到了K8，我们的设计目标是让它更加偏向微操作架构，并且我们还决定支持64位。所以，我对这个架构的最大贡献之一是作为x86-64规格、HyperTransport规格（无缝多处理器架构）的主要作者之一，并对芯片架构做了重大更新，最终它成为了Opteron。后来，在1999年我离开了，加入了一些创业公司，正值创业热潮。

在初创公司SiByte的经历

Fairbairn：是的，那你在这段时间里是在为Atiq工作吗？

Keller：是的，我当时是为Atiq工作，然后Atiq离开了，我也离开了，和一个朋友一起创办了一家公司，资金由Atiq提供，但结果他不能继续那个项目。所以后来我加入了Dan Dobberpuhl，在SiByte工作。

Fairbairn：那Atiq创办的公司是什么？

Keller：我甚至不知道它有没有名字。Atiq当时正处于资助创业公司的状态，我们本来打算开发一个网络处理器并且开发一个CPU。我在AMD待了三年，我们确实完成了64位规格、HyperTransport规格，并且为所谓的多核芯片打下了基础，那个时候我们做得还挺不错的。

Fairbairn：然后你去了SiByte，Dan Dobberpuhl在那儿，是吗？

Keller：对，他是CEO。

Fairbairn：所以他招你过去了。

Keller：是的，然后我就开始了...

Fairbairn：那是一个不同类型的处理器，对吧？

Keller：对。那是一个MIPS处理器，然后我们开发了一个网络SoC。它包含千兆以太网控制器、内存控制器、处理器和一些加速功能。我们和成百上千的网络公司进行了交流，那时我认识了Andy Bechtolsheim和Cisco的几位人，他们几乎直接在餐巾纸上画出图来告诉我们，“你们做出这个处理器，Cisco就会买。”我们最终做出了那个芯片，真的非常有趣。那是一个非常小的团队，最后这家公司被Broadcom收购了。

Fairbairn：那里面有其他DEC的老同事吗？

Keller：有的。团队里有DEC的成员，也有一些Sun的人，还有一堆来自各个地方的贡献者，Intel也有不少。

Fairbairn：那团队有多大？

Keller：我想最鼎盛的时候有125到130人，然后我在SiByte待了一年半左右，之后加入Broadcom，整个过程我大概在那儿待了四到五年。

Fairbairn：回到AMD，你现在已经工作过一种完全不同的指令集了，但你说你从DEC的架构中复制了一些经验。那么你从AMD学到了什么？你之前提到过自己在以前的设计中犯了很多错误...

Keller：哦，是的，确实有很多错误。其实我曾在微处理器论坛上做过一场关于EV6的演讲，那非常有趣，因为在我之前演讲的分别是Power4的负责人、HP的PA RISC团队的人，还有Sun的成员，而IBM的人特别搞笑，他说：“天啊，我得在你们之后发言，真不敢相信。我们的处理器太差了。”Power4的架构确实很酷，但它的频率很低，而且是由多个芯片构成的。

Fairbairn：Power4是哪个公司的？

Keller：IBM。

Fairbairn：哦，明白了。

Keller：然后HP的芯片功耗非常高，架构也挺有意思的。我开始演讲时说：“我来这里要谈论的是世界上最快、最大、最强的芯片，但我发现它只是最快。”因为IBM的芯片超级大，而HP的芯片功耗极高。但在Digital，我们几乎是从晶体管级别开始设计的。设计本身几乎每个芯片都有150个原理图，我们有一种叫做宏模块的设计，它可以是一个晶体管的集合，你可以把它重复多次使用。我们有一个小型的单元库，但有一次我们发现芯片里竟然有26种不同的触发器，很多都是由人手工制作的，我们曾经开玩笑说我们的库里有两种东西，N型器件和NP型器件。

Fairbairn：所以你们在晶体管级别进行了优化。

Keller：对的，但事实证明这完全不可扩展。在AMD，他们有一套非常好的标准单元方法，可以编写RTL代码，然后将其转化为门电路，并且以一种不会失去太多性能的方式布置这些门电路，而且这些门电路是经过表征的，这真是太了不起了。你可以想一想，在计算机设计中，有多少个抽象层次？因为最底层是原子，然后是晶体管，它们是掺杂的器件，再然后是金属堆叠，而在Digital，我们就是在那个层级进行设计的。然后是标准单元，再往上是CAD工具来摆放单元，最后你才有RTL和综合。理解计算机设计是一个层层嵌套的抽象集合，每一层都很复杂，而且每一层都很重要，在某个层次上，每一层都会做一些权衡，但也能让你做更大的事情。嗯，这是一次重大的事件。

Fairbairn：所以你发现了这个方法论。AMD有这些工具吗？

Keller：一些工具做得相当不错，然而有些工具就不那么好了。他们自己写了很多的布局工具。我的一个朋友曾说，他感觉自己像个“人肉合成器”。也就是说，你得把RTL拿出来，然后真的得为所有关键的部分画出门电路。现在我们总是让合成工具来做这些工作。嗯，那真是一段很奇妙的旅程。

Fairbairn：那么，回到SiByte，你们开发的处理器，DEC的经验有直接应用吗？你需要学习一些新的东西来进入面向网络的处理器领域吗？

Keller：在 SiByte，我们仍然——所以，DEC 的人仍然非常相信定制设计。它可能设计得过于定制化，但对晶体管非常友好。比如，我们真的自己制造……

Fairbairn：与……称兄道弟。

Keller：是的。我们自己制造了 PCI Express PHY。比如，购买库和 PHY 的想法在当时简直是——就像，被认为是疯狂的。但我们交付了产品，我认为我在 SiByte 学到的东西是，我与很多客户交谈，看到了很多网络设备，其中很多都有秘密。比如，他们正在做这种新的特殊网络盒子，我会和他们谈两个小时，然后从他们说的话中逆向工程他们所做的一切。这给了我一种，可以说，对这类系统设计如何结合在一起的元理解，然后在某个时候我意识到有多聪明——比如，我们正在构建的芯片实际上部分是来自一些高层人员的直接指令，部分是与很多人交谈，讨论如何制造他们都想要的部件。嵌入式业务很奇怪，因为如果你把每个人都想要的东西都放进去，它就会太贵，没人能负担得起。但如果你错过了重要的东西，没人会买它，因为他们无法使用它。嵌入式世界的诀窍是在足够多的东西使其成为一个很棒的部件，但又不是太多东西使其愚蠢地昂贵之间找到最佳点，这是一件非常奇怪的事情。这几乎就像一个附带项目——我们认为从 Digital 到 AMD，就像在处理器设计中一样，这是一条路，而这就像另一种系统工程，但事实证明它对我来说非常有趣。所以，这非常有趣。

Fairbairn：所以，你学到了很多关于应用程序的知识。

Keller：是的，然后在 Broadcom，我遇到了 Henry Samueli。他也是一位天才，我曾经和他一起旅行，我们会去和新客户交谈，我会做我的 SiByte 推销，我也了解其他两个产品，他会听，大约到了第三天，他说“让我来吧”，然后在他听了三次之后，他对我们的部分进行了更好的演讲，比我做的要好。他是个有点狂野的角色。

Fairbairn：所以，你在大公司工作过，DEC、AMD，现在 SiByte 基本上是一家初创公司，但是……

Keller：是的，然后 P.A. Semi 也是一家初创公司。

Fairbairn：对你来说有影响吗？

Keller：嗯，VAX-8800项目和Alpha项目当时也是小团队。虽然公司很大，但团队只有100人左右，所以团队的动态是非常特别的。我曾有一个理论和一些数据支持，认为大概需要400人四年，300人三年，200人两年，100人一年半。但后来Itanium用了800人，最终还是完成了那个计算机项目。后来我发现，实际上有一部分人从管理层中脱离出来，最终完成了这个项目。也就是说，团队太大时，管理层往往会对最终交付产生影响。

Fairbairn：那么AMD的团队比较大，是吧？或者说你回到AMD之后，第二轮的团队规模才变大？

Keller：对的，回到AMD时，CPU团队大约有500人，但他们负责多个项目，包括Bulldozer核心、Jaguar核心，还有一些团队负责芯片缩小和将处理器用于游戏主机部分，并且还有一个Fabric团队。

在博通的工作经历

Fairbairn：明白了。那么，回到Broadcom，你在这个新的应用领域中学到了什么？你开始接触到全新的处理器应用空间，对吧？

Keller：是的。Henry Nicholas 相信真正拥有平台。所以，你要制造一台网络计算机。有数据平面部分、控制平面部分，有 NIC。所有这些不同的部分组合在一起，一个接一个地，它们加不起来。它们不是真正的产品，但整个系统是一个产品，然后诀窍是如何构建它，才能让多个人满意？是的，细节如此之多，真的很有趣，当时的networking分为以太网世界和 SONET 世界。一个是廉价传输，一个是保证带宽分配和保证延迟，然后随着时间的推移，这些功能融合在一起，网络也建立在抽象层上，即著名的七层网络堆栈。是的，能和这些人在一起，并参与所有这些工作，真是一次伟大的工程之旅，然后还有这种关于物理的好奇之处。当我开始时，20 MHz，100 MHz是一个非常高的频率，我仍然记得看到第一个 10 GHz示波器，我当时想“到底发生了什么？我们怎么会从 100 MHz很难到 10 GHz甚至可能？”现在，我们有 112 GHz的 SARD1，而且，同样，有很多层因素促成了这种情况，我可以看到它们。

我知道封装是如何工作的，引线键合和电感器。我曾经是一个电磁场方面的人，这简直是个奇迹，而且我亲眼目睹了它随着时间的推移而进化。我和 Henry Samueli 谈过，比如，“我们什么时候才能拥有千兆无线网络？”他基本上做了计算。他真的只是坐在那里做了计算。“好吧，这是晶体管性能曲线的斜率，这是器件的尺寸和封装的几何形状，这是投资。如果你想在这里做，那将花费一万亿美元。但如果你等五年，那将花费 1000 亿美元，这是曲线的走向，我预测 5G 会在 2018 年出现”，而这实际上就是它发生的时间。对他来说，就像“好吧，这些都是形状，推动带宽——有模拟信号带宽，但也有编码符号带宽”，这是一个空间。这是一个设计空间，然后它下面还有一些参数在移动，比如“这是半导体的发展方向。这是封装的发展方向。这是编码的工作方式。”他有一个计划。就像“你在开玩笑吧。

Fairbairn：“这就是未来，这就是我们将要做的，这些是需要完成的步骤。”

Keller：嗯，你知道，著名的摩尔定律。当我们建造 VAX-8800 的时候，我们并不知道摩尔定律。在 Digital 内部，也许 Gordon Bell 知道，或者其他人知道。但我们制造的 VAX-8800 比 VAX-11/780 更快，因为客户想要更高的性能。但当时并没有“这是摩尔定律预测的曲线，如果你在曲线之上，你就能赚钱，如果你在曲线之下，你就会赔钱”这样的说法。80 年代并不是这样，然后 RISC 就出现了……

Fairbairn：这是针对半导体行业的人说的，而不是针对系统行业的人说的。

Keller：是的。你可以设计一台计算机。比如，VAX-8800 是由计算机架构师使用门阵列芯片和一些定制芯片作为组件设计的，以实现我们建造这台计算机的目标。而在 Alpha 团队，他们制造了晶体管，真的需要用它们做一些事情，当时晶体管的任务是让晶体管更小、更快，在芯片上放置更多的晶体管。然后 Dan 的天才观察是，如果你正确地构建流水线、电路技术和时钟网络，你可以让晶体管以基本全速运行，然后你不要在流水线上推得太远，因为那样逻辑设计就会崩溃。但如果你把时钟、触发器和锁存器以及所有工具都做对了，你就可以在半微米技术中制造出 200 兆赫的处理器，当你回头看时，你会觉得“发生了什么？这太神奇了。”

在P.A. Semi的从业经历

Fairbairn：那么，我们来谈谈 P.A. Semi。从……过渡到那里是一个很大的转变。

Keller：嗯，它最初是作为 SiByte 的重启开始的。我们获得了 PowerPC 的架构许可，这是一个漫长的过程。然后……

Fairbairn：其他创始人是谁？我是说，你是创始人吗？是……

Keller：有来自 SiByte 的最初三位创始人，他们是高级创始人，然后还有我们另外五个人。

Fairbairn：包括 Dan 吗？

Keller：是的，Dan Dobberpuhl、Amarjit Gill、Leo Joseph 是创始人，然后 Puneet Kumar、Mark Hader、我自己、Sribalan Santhanam 也算是创始人，但我认为我们并不是真正的高级创始人，或者像文档中那样……

Fairbairn：我明白了。

Keller:可以说是有层次的。所以，最初的想法是“让我们做一个类似的部分，但对一切进行升级。”比如，1GHz的处理器升级到10GHz，处理器性能也得到了提升。它是一个乱序的PowerPC核心，架构设计更加激进，以便我们能够进行数据流操作。为了使性能得以实现，你必须将数据从10GHz端口传入，进入片上缓存或内存，进行处理而不需要访问外部内存，然后再把它送回出去。所以，它在架构上是一个更为激进的设计。到了某个时候，它还被设计成一种方式，既有处理器区域，也有前瞻性切片、内存控制器、PCI Express和网络相关的通用部分，然后还有网络加速部分。我们设计了一个部件，可以有两种流片方式。一种是作为网络处理器，供思科（Cisco）等公司使用。但你也可以将它作为独立部件进行构建，这个部件可以是苹果的个人电脑部件。我们也与苹果进行了不少讨论……

Fairbairn: 所以，我以为P.A. Semi的一个主要目标是降低功耗。是这样吗——还是我记错了？

Keller:Dan是做低功耗的，因为他参与了StrongARM项目，然后所有的网络相关的同事，他们有很多箱子，散热有限。25瓦的功耗，你可以把部件放在板上，直接吹风就行。50瓦的功耗，就需要加散热片，把它放到合适的位置。功耗再高的话，事情就会迅速变得复杂起来。之后，我们有一些低功耗的电路设计技巧，团队在时钟门控和低功耗方面做得非常好，而且非常精确的时钟分发，我认为这比行业标准还要好。按今天的标准来看，这个设计并不算低功耗，但在当时，它实际上是相当不错的。

Fairbairn: 所以，目标是性能，但同时尽量降低功耗？

Keller:是的。在网络处理器领域，目标是性能，但同时还要达到某些功耗标准，这样才能正确部署它，就像是一个系统工程问题一样。PC领域的功耗优化已经变得更加精细。所以，桌面部件的功耗是95瓦，因为这很容易通过风扇来散热。桌面领域的目标是尽可能快。移动领域一旦进入，就开始权衡封装上的热点和电池寿命，而当时的移动部件也开始变得可行。它们的功耗仍然是25瓦到35瓦。

Fairbairn: 那么，P.A. Semi最终有没有开始销售部件，还是……

Keller:这家公司被苹果收购了。

Fairbairn: 在它实际开始销售部件之前？

Keller:我们流片出了一个能工作的部件，但公司被收购了。

加入苹果公司

Fairbairn: 你是在P.A. Semi之前离开的，还是先去了苹果，然后……

Keller:是的，我们完成了那个部件，流片后我加入了苹果，然后苹果——接下来发生了一个有趣的情况，三星和苹果合作，要打造一个1GHz的ARM处理器。我曾经和一个人一起工作过——三星和数字设备公司（Digital Equipment）合作，他们打造了叫做EV56和EV68的处理器，这些是苹果芯片在三星代工厂的缩小版。负责这个项目的人打电话给我，寻求我的帮助来使这款1GHz的处理器工作，我说：“我已经在苹果工作了，但你应该找丹（Dan），丹会帮你搞定这件事”，因为他们需要一个大客户，算是这样吧。然后丹搞清楚了事情的真相。他打电话给史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs），说：“为什么我要帮助三星，你可以直接收购我的公司，我们可以直接为你们做。”于是苹果收购了P.A. Semi。

Fairbairn: 那你是怎么来到苹果的？

Keller:我在苹果有一些朋友，他们在一个研究小组里，说：“你应该来做点有趣的事情。”我问：“我做什么？”他们说：“我们不能告诉你。”然后有一段时间，我记得我走了很长一段路，穿过了三扇锁着的门才到我的办公室，因为苹果非常喜欢保密，部分是为了戏剧性，部分是——史蒂夫不希望这个项目干扰到那个项目，就像是“你做你的事，你做你的事，你做你的事。”

Fairbairn: 那么，拉你去苹果的那些人，是从数字设备公司来的还是……

Keller:对，我曾和Dave Conroy一起工作。他在数字设备公司（DEC）的系统研究实验室工作，和Chuck Thacker一起合作，他后来加入了苹果，成为他们的计算机大师之一。我还遇到了一些其他的人。我在想，除了Dave，我还认识谁呢？哦，Steve Polzin是另一个来自数字系统组的人，他在Mac工程部门工作。所以，我加入苹果时，认识的基本上只有三个人。

Fairbairn: 那时苹果的处理器设计状况是怎样的？我不太记得了——这是在……

Keller:对，所以我加入了——第一个iPhone芯片。

Fairbairn: 2009年？

Keller:是的，大概是那时候。是2009年吗？

Fairbairn: 2008年？

Keller:对。第一个iPhone已经开始发货，他们实际上距离第二款芯片——内部叫做H2——的流片只有几周时间……

Fairbairn: 那个芯片是——第一个芯片是基于ARM架构的……

Keller:是的，基于ARM架构，ARM的IP。第一个芯片实际上——他自称是架构师的人，给我看了架构文档，实际上就是一份Excel表格，列出了他需要的所有IP。所以他说：“我需要这个CPU，这个内存控制器，这个总线……”就只是IP的一个列表。

Fairbairn: 所以他把一堆IP组合在一起，然后……

Keller:对，然后他们把这个交给了三星，三星把它们组装成一个芯片，结果是可行的。内存延迟很糟糕，性能也很弱，他们几乎没法让软件在上面运行，但软件工程师们设法让它工作了。他们做得非常棒，因为他们基本上把OS X缩小到可以在这个平台上运行，通过这样做，他们优化并最小化了软件。所以后来当我们给他们更快的芯片时，软件就可以真正地扩展了。有人说，iOS和Android之间最大的区别是，Android是在手机芯片已经相当不错的时候被移植过去的，而且它从未像iOS那样被精简过，这可能是真的。

所以，我开始参与H2的工作，然后Tim Millet和我共同设计了H3，我们对其进行了大量优化，H4是我们首次在芯片中放入一个真正强大的图形单元，而H5是P.A. Semi团队交付的第一款处理器，叫做Swift，H6则是我和Gerard Williams设计的，实际上是苹果自那时以来一直在构建的一个大规模乱序计算机。

Fairbairn: 那在之前，是否只是执行一些已经知道的架构之类的，只是把功耗降低并使其在这种环境下工作？

Keller:嗯，最初的手机SSE（单指令流处理器）设计相当简单。你可以这样理解：你有一个无线接口，一个显示接口，一个键盘接口，还有一个运行操作系统的处理器。还有一个小GPU来渲染屏幕。就像这些架构图，纸上这一大块，里面有一堆模块和互联连接。因此，手机芯片的架构自一开始以来大体上都很简单。让它们，嗯，可以说是“神奇”的地方，实际上是达成每瓦性能和功耗的平衡，而苹果则非常积极地推出新技术。

所以，我们比任何人都先推出了64位技术。我们比任何人都先做了高分辨率显示。我们在H4中加入了大量图形性能。就像它完全超出了任何人之前做过的事情。如果你看这款芯片，GPU的尺寸比其他任何手机芯片中的GPU大五倍，而这其中有一部分是来自Steve Jobs和Mike Culbert的想法，Steve有个理念：要做出最好的技术，就需要最好的组件——要做出最好的产品，就需要最好的技术和最好的组件。然后苹果的团队，在他们真正开始投入触摸屏和视觉应用时，极力推崇像高分辨率、大量图形性能之类的技术。图形性能是为了计算机界面服务，而不是仅仅为了游戏服务。苹果从来不是一家游戏公司。

Fairbairn: 为了实现这些目标，架构上有什么独特的方面吗？还是说只是对现有架构进行优化和调整？

Keller:是的，有一些。比如，我们为各种东西设计了硬件部件。苹果的UI设计方式是多层次的。我们的显示管道做了非常酷的合成。在较低的层次上，GPU、CPU和相机处理器的协同工作，在当时是相当新颖的。不过，大部分还是在于真正地看清目标并对准它，然后，苹果通过设计自己的芯片，避免了支付那些中间商的利润。我们直接从三星购买晶圆，后来是从台积电，而不是通过高通或英伟达购买。那些公司是从台积电买晶圆，然后还得加价。所以，苹果能够把额外的成本转化为更多的晶体管，我们确实做到了。

Fairbairn: 所以，这实际上并不是简单地提高了利润率，而是你们能够制造更大的芯片，并且更具成本效益……

Keller:对。以同样的成本，我们可以在苹果手机的芯片中放入两倍的晶体管。我们的一些竞争对手——然后软件应用和处理器的共同演进也发生了变化。我们做出的优化选择让我们能够做到一些事情——如果你说“嘿，大家都想要这个很棒的相机处理器吗？”一个人说“是”，另一个人说“不”，那你就放一个中等水平的相机处理器，因为你不能通过它赚钱。而苹果一直都知道自己想要什么，而且是专门设计的。

Fairbairn: 对。所以你们能真正优化设计。你们有更多的晶体管可以使用。那么，工具、设计方法论方面，苹果是否有一些独特的东西，其他地方没有？

Keller:这是那种新团队常常能做老团队做不到的事情之一。所以，随着苹果设计团队的成长，我们有来自各个地方的人——来自NVIDIA、Intel、AMD的小公司——然后在某个时候，当我们在做方法论的工作时，不再是迭代之前五年大家都在用的设计方法，而是“从不同方法论中选择最好的特性”。有一段时间，我认为我们可能拥有行业中最好的设计方法论，因为它融合了来自不同地方不同思想的人，就像我喜欢说的，混合基因，这非常好。

Fairbairn: 那Steve Jobs是否一直在你们的工作中发挥作用，还是……

Keller:不，他是一个隐形的存在。我和他交谈过几次。每个人都知道Steve第二天想要什么，真是不可思议。我的老板经常和他交谈。

Fairbairn: 谁是你的老板？

Keller:Mike Culbert，他是苹果的非正式CTO。我们认为他是这样的人，然后我们还和Bob一起工作——他是Mac工程的技术负责人，后来负责手机和芯片工程。他是我合作过的最出色的高级副总裁之一，看着这些人如何把Steve想要的东西转化成现实，真是非常有趣。他们经常和他沟通，确保达成Steve的要求，整个公司基本上是以愿景驱动的，有很多方向感，但并不是——Steve并不是一个微观管理者。

Fairbairn: 不是如何做，而是……

Keller:对，他不是如何做的。他是“这是我想要的，你们能做什么？”“告诉我你们能做什么，然后我们看看能从中做出什么。”所以，是的，这真的是一次很疯狂的经历。

Fairbairn: 那你为什么离开了？

重回AMD

Keller:Steve Jobs去世了，Mike也去世了。是的，我知道那将会是一个完全不同的地方，我去苹果部分是为了学习东西。苹果是一个了不起的公司，我记得在那待了大约一年后，我想“我还是不太明白他们是怎么做事的。”因为它不是那种我在数字设备公司、AMD以及和Dan一起做创业时所习惯的那种自下而上的工程文化。苹果更多的是“我想做这个，我们会做一切来实现它，”而不是“我们是伟大的工程师，知道如何制造电脑。”

Fairbairn: “我们告诉你你得到什么。”

Keller:“我们告诉你你得到什么。”是的。我想去一个能够通过意图从无到有创造东西的地方，那是一个疯狂的工作环境，也很棒。但我觉得我学到了很多，我也想试一试其他的东西。所以，我去了AMD，那时候它正处于困境中。

Fairbairn: 那是谁把你带回到AMD的？

Keller:Rory Read。

Fairbairn: 他那时是CEO吗？

Keller:对。我认识Mark Papermaster。在P.A. Semi做PowerPC谈判时我就认识了Mark，然后我们大概重叠了一年左右，当时他来负责手机部门，后来Steve因为天线门事件把他炒了。但Mark是个很好的人。所以，当我在寻找新机会时，我给Mark打了个电话，接着和Rory聊了很多，我挺喜欢Rory的，然后我为Mark工作。Rory说：“我负责业务，你负责技术。我会确保我们不缺钱，但我需要这颗芯片。”

Fairbairn: 那时候AMD的目标是什么——当时AMD状况不好，对吧？

Keller:是的，情况很糟糕。

Fairbairn: 那目标就是设计一款芯片。是从零开始设计的吗？

Keller:对，没错。

Fairbairn: 在这个行业中，什么都不算是完全从零开始，但……

Keller:嗯，Rory给我展示了一张图。AMD的服务器，Opteron最初从零开始，市场份额从35%降到了大约4%。他说：“Jim，发生了什么？”我说：“嗯，产品很糟糕，所以没人买。”他回答说：“看起来好像没人关心。”结果是，Bulldozer并不是一个好的架构，而且它当时还在开发中。

Fairbairn: Bulldozer是Opteron的架构吗？

Keller:是的。嗯，不，Bulldozer是在后来的架构。K6的团队提出了一个很棒的基于单元的方法论，我们在此基础上开发了K7和K8，也就是Opteron。然后他们想要进一步提升频率，迈上一个新台阶，结果他们实际上带回了很多定制设计，加入了一些有争议的架构特性。那两件事没有实现他们的频率目标，而架构特性也不好。所以，这就造成了一个不具竞争力的产品，而AMD当时还在与代工厂斗争，最终将其剥离，成立了Global Foundries。于是他们背负了一个二流代工厂和一个二流架构。我被带进来当Zen架构的设计师，并负责重建这一切。

Fairbairn: 那当时是否很清楚需要做什么？

Keller:哦，是的，完全清楚。方法论不好，团队组织不好，架构不好。然后团队会跟我说：“Jim，我们无法与Intel竞争，因为我们的工艺落后。”我就说：“其实，Intel的IPC是我们的两倍，我告诉你，如果我们能追上他们的IPC，我能帮我们找到一个匹配的工艺。但如果IPC不好，你就不能怪工艺。”

Fairbairn: IPC是……

Keller:每个时钟周期的指令数。

Fairbairn: 每个时钟周期。

Keller:所以，有一个架构方面的因素，还有一个工艺方面的因素。在某种程度上，工艺是推动一切的。所以，IPC就是你架构的好坏，然后架构与工艺性能结合，最终决定了产品的性能。而我们在这两方面都存在问题。至于怎么获得一个好的工艺，我当时没有头绪。Mark是关键人物，他们和三星14nm的Global Foundries谈判达成了交叉许可，这有效果。后来，Rory的合同中提到，AMD将继续在Global Foundries生产，只要Global Foundries能够提供具有竞争力的领先工艺。然后，Global Foundries宣布他们不会做七纳米工艺了。

Fairbairn: 对，他们确实在这方面后退了，是吧？

Keller:是的，AMD当时最终可以转到台积电去生产，但确实是一个巨大的挑战。于是，我给Rory打了电话，说：“你介意我取消所有当前的项目吗？”这也算是解开了Zen的束缚。他们有一个Bulldozer路线图，还有一个Jaguar路线图，分别是大核心和小核心，但它们都没有竞争力。Jaguar其实做得不错，但没人购买那类产品。Bulldozer和Jaguar这些处理器在很多方面都不具竞争力，Rory当时说：“Jim，没人关心我们是竞争对手的50%还是53%，他们只是因为可怜我们才买。”于是，他基本上对我说，“做你想做的事。”然后他会打电话给我：“需要多久？”我说：“四年。”他说：“我没那么多时间，”然后董事会也没有再支持他，最后他离开了。

但是，这个过程非常有趣，部分原因是架构上的调整。从架构上讲，有很多大方向的决定——比如，我们有一份表格，写明了“你需要多少个每时钟周期的指令，什么样的分支预测器，什么样的频率。”我们设定了一个边界框，团队不断尝试重新谈判这些限制。我给出的要求是10平方毫米，5瓦功耗，3.5GHz频率，但他们会回来告诉我：“我们可以做到10毫米，但只能做到3GHz。”我就说：“没门。”

这个任务的核心是把问题转化为我们可以解决的差距，而不是一些无法完成的任务，最终大部分都实现了。后来我们还做了一个ARM处理器，作为架构上的配套，因为当时有一个信念认为ARM服务器会成为主流。我认为这有可能是真的，但在当时，ARM在服务器领域还是有点早。然后我们交付了几个其他产品，包括一个Xbox芯片和一个索尼游戏主机芯片。

Fairbairn: 那你说四年太长了，最后你们做了多久？

Keller:是的，最终确实花了四年。

Fairbairn: 四年。那么，Lisa Su是在这段过程中作为CEO加入的吗？

Keller:是的。当时她负责一个业务单元，主要是ARM服务器和半定制业务。在我在那里时，她大部分时间都在做这个工作，而她并没有参与Zen项目。

Fairbairn: 那么你决定离开是什么时候？是项目完成或接近完成的时候吗？

Keller:大部分都完成了，但可以说当时有一些管理上的困难。我其实并不想离开，但……

Fairbairn: 你是什么原因决定离开的？

Keller：我其实并不想离开，但不是所有事情都会如你所愿。我算是一个比较直率的人，喜欢事情按照我希望的方式进行——很难说清楚。我当时正处于一个阶段，我知道怎么去构建一切，事情变得非常明确。

Fairbairn：那就去Intel了吗？

Keller：不是，去了Tesla。

加入Tesla

Fairbairn：Tesla，嗯。

Keller：嗯，Doug Field 曾在苹果的 Mac 团队工作，后来去了 Tesla，我和他聊过。然后，Raj Singh 和另一个曾为 Doug 工作的人，他们说：“你应该来这里。”我当时问：“我能做什么？你们是造车的。”他说：“不不，车会变成一个计算平台，未来一切都会有计算机。”我当时觉得“太搞笑了”，然后我开始做研究——像是，Tesla 当时已经有了自动驾驶的计划，而且显然 Elon 那时就已经有些名气了。所以，我去找 Doug 和一帮人聊了下，大家说：“来吧，你也可以做做电子方面的工作。”

于是，我们需要升级自动驾驶硬件，做一些事情，我当时想“天哪，我们可以为这个做一颗芯片。”他们当时用的芯片不好，没能达到预期目标。接着，他们安排了和 Elon 的面试。我飞到洛杉矶去见他，在 SpaceX，他带我路过一个会议室，是一个 Landsat 会议室。我父亲曾是 Landsat 项目的首席工程师，那个项目是一个卫星，后来还有火箭发射。我小时候见过一次 Saturn V 火箭的发射，所以，Elon 和我聊起了 Saturn V 火箭和 Landsat，我们聊得挺愉快的。我告诉他，我可以在18个月内做出一颗能驱动汽车的计算机芯片，他基本上说：“好的。”

Fairbairn: 18个月？

Keller:对，18个月。

Fairbairn: 18个月？

Keller:是的，18个月，我们做到了，简直是世界纪录。

Fairbairn: 那是——你们用的是TSMC的技术吗？

Keller:其实我们用的是三星的技术。于是，我就接受了这个工作，没告诉任何人。离开AMD的尘埃还没完全落定。然后有一天，我的朋友Pete Bannon给我打电话，是圣诞节前或圣诞节后打的，他说：“嘿，我听说你要去特斯拉？”我问他：“你怎么知道的？”他说：“你老婆在你寄给朋友的圣诞信里写的。”我说：“我大概是1月5号左右开始。”他就说：“那好吧，我们聊聊吧。”然后他那天晚上就来找我聊了两个小时，他当时还在苹果，特别对他们的AI方向感到失望。于是我就加入了特斯拉，没过三天，Pete就和Elon面试了，Elon说：“Pete很棒。”然后我雇了Keith Witek，他是个律师，因为我们要在18个月内做出这颗芯片，我需要执行大约35项IP合同、供应协议，各种各样的事。于是，我给我在苹果时合作过的三星朋友打电话，说：“我要做这颗芯片，明年我们得完成Tape Out。”他们说：“这太难了。”

最终花了 14 个月完成流片，4 个月在工厂，2 个月启动软件，然后我们就开上了车。Pete 对 AI 引擎有一个非常酷的想法。当时，一个流行的框架叫做 CAFE，它输出一个 op、data、data、data 的列表，然后人们拿着它构建一个编译器，在其上编写一个向量化编译器，Pete 说“如果我们只是按原样执行 op 和 data 呢？”我们制造了一个基本上将 CAFE 指令作为指令执行的芯片。数据可能是三乘三的卷积数据源或其他什么，它有很多有趣的方式来遍历它，我们构建了一个内存子系统来调整数据，以匹配 CAFE 认为它正在执行的内容，这使得编译器非常简单。所以，世界上每个人都在雇佣数百人来编写 AI 编译器，而 Pete 自己编写了编译器，因为从 CAFE 输出到指令输出的转换，可以说，相对简单。最终还有一些更详细的内容。这给了我们一个架构定义，然后我从各个地方雇佣了一些朋友来构建引擎，然后三星制造了芯片。

Fairbairn：在 14 个月内完成它的关键是什么，完成 IP 合同，以及每一步都进行优化？

Keller：每一步都进行优化。就像并行执行。到那时，我已经非常擅长——我告诉人们我是 100% 的人。所以，你有一个——有一个 AI 引擎，一个与之配套的编译器，还有 IP 合同。我们有一个非常好的 SoC 片上系统 架构师，David Glasco。Dan Bailey 从 AMD 加入了我，他是地球上最好的芯片专家之一。三星的执行团队，我认识那些人。我们很快就把他们组织起来了。我们很快就做出了决定，比如安全架构、安全架构、总线架构。我们花了一点时间在摄像头处理上。当时，AI 图像都由摄像头处理器处理，但我们不确定这是一个好答案。我们对一些软件堆栈组件不确定。我们不得不导入一堆东西。所以，我们使用了我们自己的 GPU。

Fairbairn：那么，特斯拉仍然使用相同的架构吗？

Keller：所以，Hardware 3 大约在九个月前停止发货。他们发货了近五年。它是地球上最好的自动驾驶芯片，持续了五年。现在，他们正在发货 Hardware 4，这是一个升级版。它们有架构上的相似之处。当我还在特斯拉时，我们就开始了那个项目，但我不知道它最终的细节。

Fairbairn：那么，你和 Elon 一路上有很多互动吗，或者根本没有？

Keller：是的。他每周有两天在那里，我们一直和他谈话。然后我负责自动驾驶硬件，在某个时候，Doug 要求我负责低压电子设备，然后自动驾驶软件人员时不时地向我汇报，这取决于最近谁被雇佣或解雇。所以，可以说，这很戏剧化。

Fairbairn：Elon 是否想插入他自己关于事情应该如何做的想法，或者理解架构，以及……

Keller：是的。在某种程度上，他不是一个芯片专家。他写过软件。他非常擅长物理、机械工程和可视化事物。关于很多芯片方面的东西，我会向他解释。他会非常感兴趣，但他没有很多关于这方面的想法。但是关于整个事情如何运作以及为什么，是的，他真的很有兴趣，向他解释这些很有趣。我学到——在很多地方，你从“这是问题陈述，这是数据”开始，然后引导人们完成你的旅程。Elon 是一个先解决问题的人。“我们将要做这件事。那是因为我们遇到了这个问题。其他一切都是支持。”有一天，我们向他展示。“这是我们晚上拍摄的图像。这是正在发生的事情。这就是为什么它们很难……”他简直要疯了，就像“你们在说什么？”“好吧，我们马上就要讲到解决方案了。”“好吧，解决方案是什么？”“在第 18 页。”“好吧，从第 18 页开始。你们怎么了？”就像“这是旧照片。这是新照片。”他说“太棒了。新照片好多了。为什么更好？”“哦，我们倒着讲一遍吧。”他的直率很棒。就像，当他谈论第一性原理时，我以前说过。就像，你认为你是一个坚持第一性原理的人，然后你和 Elon 谈话，你会觉得，不，不，他指的是原子。就像，第一性原理是完全另一个层次的。

Fairbairn：是的。那么，是什么让你离开那里的？

Keller：我们完成了 Hardware 3，开始了 Dojo，但我很清楚，这还需要一段时间……所以，Elon 是一个大步前进的人，可以说芯片工程师，有一个节奏和持续改进的路线图，我想——我不确定在流片之前我要做什么两三年。所以，Hardware 3 到 Hardware 4，你可以从论文中读到。你可以在论文中读到。它们相隔四到五年。就我而言，我们计划在 Hardware 3 之后一年流片 Hardware 4，并进行稳步改进。但像 Elon 更像是一个“迈出一大步。充分利用它，迈出一大步”，这也有道理。但我认为“嗯，我想要一些新的刺激。”然后我收到了 Intel 的高级副总裁的 offer，负责他们的芯片工程团队，我认为这会很疯狂，因为 Intel 拥有最好的工厂、最好的 CPU 技术、最好的——他们有 cross-point 内存，他们有很多东西。我认为我们可以去开发下一代高端服务器。但任何——这一切都没有发生，但这是一份非常有趣的工作。

Fairbairn：是什么让它变得有趣？

Keller：当我离开 AMD 时，团队有 2500 人。特斯拉有 400 或 500 人。我加入了 AMD，我的团队有 10000 人。

Fairbairn：你加入了 Intel？

加入英特尔公司

Keller：是的，Intel 有 10000 人，它的范围非常大——客户端部件、服务器部件和网络部件，然后我慢慢发现，很多 Intel 技术都很棒，但很多都停留在旧的 CAD 工具、旧的设计流程上，而且……

Fairbairn：是的。Intel 的设计工具确实陷入了困境，不是吗？

Keller：是的。所以，就像“我们如何重新设计一个如此庞大的组织，使其正确地定位？”他们做了一些事情，比如——他们过去制造集成的客户端部件。所以，CPU 团队、内存控制器团队、PCI Express 团队，他们都为同一个人工作，他们都一起工作，他们制造了一个部件。然后 EVP Murthy Renduchintala 说“我们需要有 IP 团队、SOC 团队和 CPU 团队”，然后他把他们分开了。但它从未真正重构。比如，IP 团队并不是真正的 IP。IP 只是一个设计组，负责向 SoC 交付东西，然后进行测试。所以，他们有所有这些像半过渡的东西，挑战是“你如何重新设计它并修复 CAD 工具？”我接到了 Aart de Geus 的电话，他说“以色列团队正在使用我们的新 CAD 工具。你们是怎么做到的？”我说，“经过了很多争斗。”但这很有趣。那些人很棒。他们创造了地球上最好的设计流程，并使用了 25 年。很难说世界已经改变，变革即将到来，就像“这会怎么发生？”有些人会说“嘿，我们准备好了”，有些人显然，它是——人们非常情绪化。比如，工程师们一生都在建造东西。

Fairbairn：Intel 仍然有一个庞大的内部 CAD 团队，对吧？

Keller：是的，1200 人，其中很多人只是在工具周围构建包装器。所以，我们引入了我们称为裸机流程的东西，即如何为所有 CAD 工具构建低级接口？我们如何改变我们对 CAD 工具的看法？其中一些效果相当不错。

创办Tenstorrent AI公司

Fairbairn：Tenstorrent。

Keller：是的。所以，Tenstorrent 是一家 AI 公司。

Fairbairn：那么，你是如何——你在 Intel 的 10000 人团队中筋疲力尽了吗，或者是什么……

Keller：不。在高层面上。我认为公司和工程团队需要，可以说，比 CEO 做的更大的重置，我非常喜欢 Bob Swan。我们是同事，但他对需要做什么的愿景和我的愿景相差甚远。我没有筋疲力尽。我是……

Fairbairn：你无法完成你想完成的事情？

Keller：这非常困难，我了解到你需要与——CEO 经营一家公司，你不能去开会说“我们需要这样做”，然后他们会说“CEO 说了相反的话”，他有他的理由。他负责公司的财务管理，而我则关注一大堆需要相当大的改进的关键工程技术。这比你能做的要多，比如说，只是顺便做一下。在 AMD，和 Rory 以及我，就像“我们需要从头开始彻底改造它”，他说“太棒了，去吧，因为现在发生的事情不起作用。”所以，这效果很好。在 Intel，效果不太好。所以，我想去一家初创公司工作。我想过创办一家公司。我一直是 Tenstorrent 的天使投资人。我喜欢特斯拉的 AI 技术。我有机会看到所有 AI……

Fairbairn：特斯拉是你第一次真正接触到 AI 技术的内部吗？

Keller：是的。即使在那里，我也不是 AI 引擎的架构师。Pete 是。我设计了构建自动驾驶芯片的计划，而且，我认为我非常擅长跨职能边界工作，使事情能够结合在一起。我认为我可以帮助 Tenstorrent 发布产品，并构建下一代产品。此外，Tenstorrent 的 AI 技术建立在 RISC-V 处理器之上，我们使用多个 RISC-V 处理器来实现这一点，从非常小的到中等的再到大的。所以，我们筹集了投资，组建了一个高端 CPU 团队，以构建一个基本上是核心的 RISC-V 处理器。

Fairbairn：基本上是什么...靠谱的股票股权质押