Pravděpodobně jste viděli výraz „x86“ na stránkách stahování nebo v nastavení systému počítače, ale co to je? Zde je vše, co potřebujete vědět.
Ačkoli jste pravděpodobně na stránkách pro stahování určitých aplikací nebo možná na některých stránkách s nastavením počítače měli „x86“, možná přesně nevíte, co to znamená být jen počítačovou záležitostí. No, za tím jsou tyto tři postavy jedním z nejdůležitějších pilířů ve světě výpočetní techniky a křemíku a jsou již po generace. To je důvod proč nejlepší (a jediné) stolní CPU vyrábí Intel a AMD. Toto je historie architektury x86 a vše, co o ní potřebujete vědět.
x86: Úctyhodná a kriticky důležitá architektura instrukční sady
x86 je architektura instrukční sady (ISA), což je v podstatě návrh nejzákladnějších součástí procesoru. ISA je kritickým faktorem v tom, jaký druh softwaru může běžet na procesoru; pokud lze kód spouštět velmi efektivním, nativním způsobem nebo s neefektivním řešením (jako je potřeba používat sčítání znovu a znovu místo násobení); a co musí procesor obsahovat, aby mohl být postaven na konkrétním ISA.
Pro x86 nejsou technické detaily příliš důležité. Spíše společnosti stojící za x86 jsou tím, co činí tento ISA tak důležitým. Intel vyvinul x86 ISA na konci 70. let a vybudoval z něj impérium (ačkoli prošlo několika nyní vážný úpadek) a dodnes Intel stále vyrábí zcela nové x86 CPU pomocí ISA, což je téměř 50 let starý. AMD, hlavní rival Intelu v CPU, také vyrábí x86 procesory, a ačkoli AMD bylo historicky poměrně malé ve srovnání s Intelem, nyní mají srovnatelnou velikost a důležitost.
Zásadní věc, kterou je třeba pochopit o každém ISA, je, že software x86 může běžet na jakémkoli x86 CPU, i když jsou opravdu odlišné. Procesory Intel a AMD jsou tak odlišné, jak jen mohou být, ale stále používají architekturu x86, a proto mohou provozovat stejný software. Často uvidíte návrhy CPU jako Raptor Lake a Zen 4 označované jako architektury, ale technicky jde o mikroarchitektury, protože nejsou zdaleka tak zásadní jako ISA.
Stručná historie x86
Architektura x86 byla představena s legendárním procesorem Intel 8086, jehož levnější variantou byl 8088, který v roce 1981 poháněl neméně legendární osobní počítač IBM. Úspěch procesorů 8086 a 8088 je to, co odstartovalo nejen dominanci Intelu v oblasti výpočetní techniky, ale také rozšíření x86 ISA. AMD nejprve začalo vyrábět čipy x86 pro Intel pro použití v osobních počítačích, ale nakonec se Intel pokusil AMD vystřihnout z obrázku, což vedlo k právní bitvě mezi těmito dvěma společnostmi. V roce 1995 získala AMD právo vyrábět vlastní x86 čipy.
Jak spotřebitelská, obchodní a podniková poptávka po počítačích od 90. let rostla, Intel i AMD rostly ve velikosti, stejně jako složitost x86 CPU. To vytvořilo příležitost pro AMD vyzvat Intel tím, že navrhuje vynikající CPU. V polovině roku 2000 AMD nejen zabrala podstatnou část desktopu a rozvíjející se serverové trhy, ale také vynalezl 64bitové rozšíření x86 (označované jako AMD64 nebo x86-64), které v zásadě umožňovalo zpracování větších čísel. To v podstatě zabilo zcela nové 64bitové serverové čipy Intel ISA a Itanium, jeden z nejhorších procesorů Intel vůbec.
Zásadní věc, kterou je třeba pochopit o každém ISA, je, že software x86 může běžet na jakémkoli x86 CPU, i když jsou opravdu odlišné.
Od konce roku 2000 byl Intel obecně důležitější než AMD, ačkoli od roku 2017 neustále zvyšoval svůj podíl na trhu s PC a servery a Intel nyní není tak velký větší. Intel i AMD se navíc pokusily rozšířit x86 do dalších oblastí, jako jsou konzole, mobilní telefony a zařízení internetu věcí (IoT). Po mnoho let se Intel zaměřoval zejména na pronikání na trh smartphonů, kterému tradičně dominovaly procesory ARM, ale nakonec z různých důvodů selhal. AMD neplánovalo s procesory pro chytré telefony žádné vážné plány.
Herní konzole jsou možná jedinou bezpečnou baštou pro x86 mimo PC a servery. První konzolí s x86 byl původní Xbox, který používal procesor Pentium III, ale na nějakou dobu to byla jediná x86 konzole. Čipy PowerPC od IBM byly následně použity pro PS3, Xbox 360, Wii a Wii U. Nicméně pro PS4 a Xbox One se Sony i Microsoft rozhodly pro AMD vytvořit vlastní x86 čip pro své nové konzole. Současná generace PS5 a Xbox Series X/S také používá čipy AMD, stejně jako kapesní herní počítače jako Steam Deck a ROG Ally.
Budoucnost x86 a výzvy, kterým čelí
Zatímco Intel i AMD používají x86 a jsou velmi rivalové, existují i další vyzyvatelé, kteří se obecně snaží sesadit x86 z trůnu. Ve skutečnosti existuje spousta různých ISA, ale dvě nejdůležitější alternativy k x86 jsou Arm a RISC-V, které chtějí odstranit hegemonii x86 nad PC a servery. A nemluvíme zde jen o dvou společnostech, ale stovkách.
Ačkoli Arm a RISC-V jsou velmi odlišné a jsou také v intenzivní rivalitě, oba nabízejí základní design CPU partnerským společnostem a tyto společnosti mohou na oplátku vyrábět jejich vlastní CPU používající tyto ISA. Mezi významné výrobce čipů Arm patří Apple (který nedávno přešel z Intelu na vlastní procesory Arm pro svůj křemík), Samsung a Google. Mezitím se RISC-V většinou používá v průmyslových aplikacích a jako doprovodné procesory v zařízeních, jako jsou FPGA a pevné disky, i když RISC-V má ambice pro celý trh CPU.
Pokud chtějí Arm a RISC-V vyzvat Intel a AMD v jejich baštách PC a serverů, bude muset být napsán nový software, a to bude nějakou dobu trvat.
Jedna klíčová výhoda x86 v tom všem je, že x86 software nemůže běžet na jiných procesorech než x86. Pokud chtějí Arm a RISC-V Chcete-li vyzvat Intel a AMD v jejich baštách PC a serverů, bude třeba napsat nový software, a to bude trvat čas. Existují řešení, jako je Rosetta 2 společnosti Apple, která překládá aplikace x86 do Arm za chodu, ale není to dokonalé. Obtížnost zavádění nového ISA do již vyvinutého hardwarově-softwarového ekosystému je ve skutečnosti stejná věc, která zabila plány Intelu na smartphony.
x86 se za dvě desetiletí víceméně nezměnilo, přičemž poslední velkou aktualizací bylo 64bitové rozšíření AMD. Intel však prosazoval myšlenku ořezat všechny ne64bitové věci v x86 a vytvořit předběžně pojmenovanou architekturu x86S. To by teoreticky vedlo k lepšímu výkonu a efektivitě, a přestože nemít 32bitovou podporu byl v roce 2003 špatný nápad, v dnešní době je téměř veškerý hardware 64bitový.
Těžko říct, co se stane s x86 a zda z dlouhodobého hlediska prohraje proti Arm a RISC-V, bude nadále dominovat na počítačích a serverech, nebo se dokonce transformuje, aby předčila konkurenty. Ať už budoucnost přinese cokoliv, je jisté, že bude trvat dlouho, než se něco nového stane. x86 tu zůstane, alespoň prozatím.