ما هو x86؟

على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون لديك "x86" في صفحات التنزيل لتطبيقات معينة أو ربما في بعض صفحات إعدادات الكمبيوتر، إلا أنك قد لا تعرف بالضبط ما هو أبعد من مجرد كونك شيئًا خاصًا بالكمبيوتر. حسنًا، وراء ذلك، تعد تلك الشخصيات الثلاثة واحدة من أهم الركائز في عالم الحوسبة والسيليكون وكانت كذلك منذ أجيال. هذا هو السبب أفضل وحدات المعالجة المركزية لسطح المكتب (والوحيدة). يتم تصنيعها بواسطة Intel و AMD. هذا هو تاريخ بنية x86 وكل ما تريد معرفته عنها.

x86: بنية مجموعة التعليمات الجليلة والمهمة للغاية

x86 عبارة عن بنية مجموعة تعليمات (ISA)، وهي في الأساس تصميم المكونات الأساسية للمعالج. يعد ISA عاملاً حاسماً في تحديد نوع البرامج التي يمكن تشغيلها على المعالج؛ إذا كان من الممكن تشغيل التعليمات البرمجية بطريقة محلية فعالة للغاية أو باستخدام حل بديل غير فعال (مثل الحاجة إلى استخدام الجمع مرارًا وتكرارًا بدلاً من الضرب)؛ وما يجب أن يتضمنه المعالج لكي يتم بناؤه على ISA معين.

بالنسبة لـ x86، التفاصيل الفنية ليست ذات أهمية كبيرة. بل إن الشركات التي تقف وراء x86 هي التي تجعل هذا ISA مهمًا للغاية. قامت شركة Intel بتطوير x86 ISA في أواخر السبعينيات وبنت إمبراطورية منه (على الرغم من أنها مرت ببعض الأوقات) اضمحلال خطير الآن)، وحتى يومنا هذا، لا تزال Intel تصنع وحدات المعالجة المركزية x86 الجديدة تمامًا باستخدام ISA الذي يبلغ عمره 50 عامًا تقريبًا قديم. AMD، المنافس الرئيسي لشركة Intel في وحدات المعالجة المركزية (CPUs)، تصنع أيضًا معالجات x86، وعلى الرغم من أن AMD كانت تاريخيًا صغيرة جدًا مقارنة بشركة Intel، إلا أنها الآن ذات حجم وأهمية مماثلين.

الشيء الحاسم الذي يجب فهمه حول أي ISA هو أن برنامج x86 يمكن تشغيله على أي وحدة معالجة مركزية x86، حتى لو كانت مختلفة حقًا. تختلف وحدات المعالجة المركزية (CPUs) من Intel وAMD بقدر الإمكان، ولكنها لا تزال تستخدم بنية x86، وبالتالي يمكنها تشغيل نفس البرنامج. غالبًا ما ترى تصميمات وحدة المعالجة المركزية مثل Raptor Lake وZen 4 يُشار إليها على أنها معماريات، لكنها من الناحية الفنية عبارة عن معماريات صغيرة لأنها ليست أساسية مثل ISA.

تاريخ موجز لـ x86

تم تقديم بنية x86 باستخدام معالج Intel الأسطوري 8086، وكان البديل الأرخص منه هو 8088 الذي كان يشغل الكمبيوتر الشخصي الأسطوري لشركة IBM في عام 1981. إن نجاح وحدات المعالجة المركزية 8086 و8088 هو ما أدى ليس فقط إلى هيمنة إنتل في مجال الحوسبة ولكن أيضًا على انتشار x86 ISA. بدأت AMD لأول مرة في تصنيع شرائح x86 لتستخدمها Intel في الكمبيوتر الشخصي، ولكن في النهاية، حاولت Intel إخراج AMD من الصورة، مما أدى إلى معركة قانونية بين الشركتين. في عام 1995، فازت شركة AMD بحق تصنيع شرائح x86 الخاصة بها.

مع نمو طلب المستهلكين والشركات والمؤسسات على أجهزة الكمبيوتر منذ التسعينيات فصاعدًا، زاد حجم كل من Intel وAMD، كما زاد تعقيد وحدات المعالجة المركزية x86. أدى هذا إلى خلق فرصة لـ AMD لتحدي Intel من خلال تصميم وحدات المعالجة المركزية المتفوقة. بحلول منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، لم تكن AMD قد استحوذت على أجزاء كبيرة من سطح المكتب فحسب وأسواق الخوادم الناشئة، ولكنها اخترعت أيضًا امتداد 64 بت لـ x86 (يُطلق عليه AMD64 أو x86-64)، والذي مكّن بشكل أساسي من التعامل مع أعداد أكبر. أدى هذا إلى قتل شرائح خادم ISA وItanium الجديدة تمامًا من Intel ذات 64 بت، واحدة من أسوأ وحدات المعالجة المركزية من Intel على الإطلاق.

الشيء الحاسم الذي يجب فهمه حول أي ISA هو أن برنامج x86 يمكن تشغيله على أي وحدة معالجة مركزية x86، حتى لو كانت مختلفة حقًا.

منذ أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين فصاعدًا، أصبحت Intel بشكل عام أكثر أهمية من AMD، على الرغم من أنه منذ عام 2017، أصبحت AMD أكثر أهمية. تعمل على زيادة حصتها في السوق بشكل مطرد في أجهزة الكمبيوتر والخوادم، والآن لم تعد Intel بهذا القدر أكبر. بالإضافة إلى ذلك، حاولت كل من Intel وAMD توسيع x86 ليشمل مجالات أخرى مثل وحدات التحكم والهواتف المحمولة وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT). لسنوات عديدة، ركزت إنتل بشكل خاص على اقتحام سوق الهواتف الذكية، الذي كانت تهيمن عليه تقليديًا وحدات المعالجة المركزية ARM، لكنها فشلت في النهاية لعدة أسباب. لم تضع AMD أي خطط جادة لمعالجات الهواتف الذكية.

ربما تكون وحدات تحكم الألعاب هي المعقل الآمن الوحيد لـ x86 خارج أجهزة الكمبيوتر والخوادم. كانت أول وحدة تحكم تعمل بنظام x86 هي جهاز Xbox الأصلي، والذي استخدم وحدة المعالجة المركزية Pentium III، ولكنها ستكون وحدة التحكم x86 الوحيدة لبعض الوقت. تم استخدام شرائح PowerPC من IBM لاحقًا لأجهزة PS3 وXbox 360 وWii وWii U. ومع ذلك، بالنسبة لأجهزة PS4 وXbox One، ذهبت كل من Sony وMicrosoft إلى AMD لإنشاء شريحة x86 مخصصة لوحدات التحكم الجديدة الخاصة بهم. يستخدم الجيل الحالي من PS5 وXbox Series X/S أيضًا شرائح AMD، كما تفعل أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب مثل Steam Deck وROG Ally.

مستقبل x86 والتحديات التي تواجهه

في حين أن كل من Intel وAMD يستخدمان x86، وهما منافسان جدًا، إلا أن هناك منافسين آخرين يسعون إلى الإطاحة بـ x86 بشكل عام. يوجد في الواقع الكثير من ISAs المختلفة، ولكن البديلين الأكثر أهمية لـ x86 هما Arm وRISC-V، وكلاهما يريد تفكيك هيمنة x86 على أجهزة الكمبيوتر والخوادم. ونحن لا نتحدث هنا فقط عن شركتين، بل عن المئات.

على الرغم من أن Arm و RISC-V مختلفان تمامًا وأنهما أيضًا في منافسة شديدة، إلا أن كلاهما يقدم تصميمًا أساسيًا لوحدة المعالجة المركزية للشركات الشريكة، ويمكن لتلك الشركات، في المقابل، صنع وحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم باستخدام تلك ISAs. ومن بين المنتجين البارزين لرقائق Arm شركة Apple (التي قامت مؤخرًا بالتحول من Intel إلى معالجات Arm الخاصة بها للسيليكون)، وSamsung، و جوجل. وفي الوقت نفسه، يُستخدم RISC-V في الغالب في التطبيقات الصناعية وكمعالجات مصاحبة في أجهزة مثل FPGAs ومحركات الأقراص الصلبة، على الرغم من أن RISC-V لديه طموحات لسوق وحدة المعالجة المركزية بالكامل.

إذا أرادت Arm وRISC-V تحدي Intel وAMD في معاقل أجهزة الكمبيوتر والخوادم الخاصة بهما، فلا بد من كتابة برامج جديدة، وسيستغرق ذلك بعض الوقت.

الميزة الرئيسية الوحيدة التي يتمتع بها x86 في كل هذا هي أن برنامج x86 لا يمكن تشغيله على وحدات المعالجة المركزية غير x86. إذا أراد الذراع وRISC-V لتحدي Intel وAMD في معاقل أجهزة الكمبيوتر والخوادم الخاصة بهما، يجب كتابة برامج جديدة، وهذا سيستغرق وقتًا طويلاً وقت. هناك حلول بديلة مثل برنامج Rosetta 2 من Apple، والذي يترجم تطبيقات x86 إلى Arm أثناء التنقل، لكنه ليس مثاليًا. إن صعوبة إدخال ISA جديد إلى النظام البيئي للأجهزة والبرامج الذي تم تطويره بالفعل هي في الواقع نفس الشيء الذي أدى إلى القضاء على خطط الهواتف الذكية من Intel.

لم يتغير نظام x86 تقريبًا خلال عقدين من الزمن، وكان آخر تحديث رئيسي هو امتداد AMD 64 بت. ومع ذلك، طرحت شركة Intel فكرة قطع جميع العناصر التي لا تعمل بنظام 64 بت في نظام x86 لإنشاء بنية x86S المسماة مؤقتًا. سيؤدي هذا من الناحية النظرية إلى تحسين الأداء والكفاءة، وعلى الرغم من أن عدم وجود دعم 32 بت كان فكرة سيئة في عام 2003، إلا أن جميع الأجهزة تقريبًا في هذه الأيام هي 64 بت.

من الصعب أن نقول ما الذي سيحدث لـ x86 وما إذا كان سيخسر أمام Arm وRISC-V على المدى الطويل، أو سيستمر في الهيمنة على أجهزة الكمبيوتر والخوادم، أو حتى سيتحول لتفادي المنافسين. مهما كان المستقبل، فمن المؤكد أن الأمر سيستغرق وقتًا طويلاً حتى يحدث أي شيء جديد. x86 موجود ليبقى، على الأقل في الوقت الحالي.