Hvad er x86?

Selvom du sandsynligvis har "x86" på downloadsider for visse apps eller måske på nogle computerindstillinger, ved du måske ikke præcist, hvad det er ud over blot at være en computerting. Nå, bagved er disse tre karakterer en af ​​de vigtigste søjler i verden af ​​computere og silicium og har været det i generationer. Det er grunden de bedste (og eneste) desktop-CPU'er er lavet af Intel og AMD. Dette er historien om x86-arkitekturen og alt hvad du behøver at vide om den.

x86: En ærværdig og kritisk vigtig instruktionssætarkitektur

x86 er en instruktionssætarkitektur (ISA), som i bund og grund er designet af de mest basale komponenter i en processor. ISA er en kritisk faktor i, hvilken slags software der kan køre på en processor; hvis kode kan køres på en meget effektiv, naturlig måde eller med en ineffektiv løsning (såsom at skulle bruge addition igen og igen i stedet for multiplikation); og hvad en processor skal inkludere for at blive bygget på en bestemt ISA.

For x86 er de tekniske detaljer ikke super vigtige. Det er snarere firmaerne bag x86, der gør denne ISA så vigtig. Intel udviklede x86 ISA i slutningen af ​​1970'erne og byggede et imperium ud af det (omend et, der gik igennem nogle seriøst forfald nu), og den dag i dag laver Intel stadig helt nye x86-CPU'er ved hjælp af en ISA, der er næsten 50 år gammel gammel. AMD, Intels vigtigste rival inden for CPU'er, laver også x86-processorer, og selvom AMD historisk set har været ret lille sammenlignet med Intel, er de nu af sammenlignelig størrelse og betydning.

Det afgørende at forstå ved enhver ISA er, at x86-software kan køre på enhver x86 CPU, selvom de er virkelig anderledes. Intel og AMD CPU'er er så forskellige, som de kan være, men de bruger stadig x86-arkitektur og kan derfor køre den samme software. Du vil ofte se CPU-design som Raptor Lake og Zen 4 omtalt som arkitekturer, men teknisk set er de mikroarkitekturer, fordi de ikke er nær så grundlæggende som en ISA.

En kort historie om x86

x86-arkitekturen blev introduceret med Intels legendariske 8086-processor, hvoraf en billigere variant var 8088, der drev IBMs lige så legendariske personlige computer i 1981. Succesen med 8086 og 8088 CPU'erne er det, der kickstartede ikke kun Intels dominans inden for computere, men også udbredelsen af ​​x86 ISA. AMD begyndte først at fremstille x86-chips til Intel til brug i den personlige computer, men til sidst forsøgte Intel at skære AMD ud af billedet, hvilket førte til en juridisk kamp mellem de to virksomheder. I 1995 vandt AMD retten til at lave sine egne x86-chips.

Efterhånden som forbrugernes, erhvervslivets og virksomhedernes efterspørgsel efter computere voksede fra 1990'erne og fremefter, voksede både Intel og AMD i størrelse, og det samme gjorde kompleksiteten af ​​x86 CPU'er. Dette skabte en åbning for AMD til at udfordre Intel ved at designe overlegne CPU'er. I midten af ​​2000'erne havde AMD ikke kun taget betydelige dele af skrivebordet og nye servermarkeder, men det havde også opfundet 64-bit udvidelsen af ​​x86 (kaldet AMD64 eller x86-64), som grundlæggende gjorde det muligt at håndtere større tal. Dette dræbte i det væsentlige Intels splinternye 64-bit ISA- og Itanium-serverchips, en af ​​Intels værste CPU'er nogensinde.

Det afgørende at forstå ved enhver ISA er, at x86-software kan køre på enhver x86 CPU, selvom de er virkelig anderledes.

Fra slutningen af ​​2000'erne og frem har Intel generelt været vigtigere end AMD, selvom AMD siden 2017 har været støt stigende sin markedsandel inden for pc'er og servere, og nu er Intel ikke så meget større. Derudover har både Intel og AMD forsøgt at udvide x86 til andre områder såsom konsoller, mobiltelefoner og Internet of Things (IoT) enheder. I mange år havde Intel været særligt fokuseret på at bryde ind på smartphone-markedet, som traditionelt har været domineret af ARM-CPU'er, men til sidst mislykkedes af forskellige årsager. AMD lavede ingen seriøse planer for smartphone-processorer.

Spillekonsoller er måske den eneste sikre bastion til x86 uden for pc'er og servere. Den første x86-drevne konsol var den originale Xbox, som brugte en Pentium III CPU, men det ville være den eneste x86-konsol i nogen tid. PowerPC-chips fra IBM blev efterfølgende brugt til PS3, Xbox 360, Wii og Wii U. Men til PS4 og Xbox One gik både Sony og Microsoft til AMD for at skabe en brugerdefineret x86-chip til deres nye konsoller. Den nuværende generation af PS5 og Xbox Series X/S bruger også AMD-chips, ligesom håndholdte gaming-pc'er som Steam Deck og ROG Ally.

Fremtiden for x86 og de udfordringer, den står over for

Mens både Intel og AMD bruger x86, og de er meget rivaler, er der andre udfordrere, der søger at detronisere x86 generelt. Der er faktisk en masse forskellige ISA'er derude, men de to vigtigste alternativer til x86 er Arm og RISC-V, som begge ønsker at afmontere x86's hegemoni over pc'er og servere. Og vi taler ikke kun om to virksomheder her, men hundredvis.

Selvom Arm og RISC-V er meget forskellige og også er i en intens rivalisering, tilbyder de begge et grundlæggende CPU-design til partnervirksomheder, og disse virksomheder kan til gengæld gøre deres egne CPU'er, der bruger disse ISA'er. Bemærkelsesværdige producenter af Arm-chips inkluderer Apple (som for nylig skiftede fra Intel til sine egne Arm-processorer til sit silicium), Samsung og Google. I mellemtiden bruges RISC-V mest i industrielle applikationer og som ledsagende processorer i enheder som FPGA'er og harddiske, selvom RISC-V har ambitioner for hele CPU-markedet.

Hvis Arm og RISC-V vil udfordre Intel og AMD i deres pc- og serverhøjborg, skal der skrives ny software, og det vil tage tid.

Den ene nøglefordel, som x86 har i alt dette, er, at x86-software ikke kan køre på ikke-x86 CPU'er. Hvis Arm og RISC-V vil for at udfordre Intel og AMD i deres PC og server højborge, skal der skrives ny software, og det vil tage tid. Der er løsninger som Apples Rosetta 2, der oversætter x86-applikationer til Arm on the fly, men den er ikke perfekt. Vanskeligheden ved at introducere en ny ISA til et allerede udviklet hardware-software-økosystem er faktisk den samme ting, der dræbte Intels smartphone-planer.

x86 har været mere eller mindre uændret i to årtier, hvor den sidste store opdatering er AMDs 64-bit udvidelse. Intel har dog svævet ideen om at skære alle ikke-64-bit ting i x86 for at skabe den foreløbigt navngivne x86S-arkitektur. Dette ville teoretisk resultere i bedre ydeevne og effektivitet, og selvom det ikke var en dårlig idé at have 32-bit support tilbage i 2003, er stort set al hardware i disse dage 64-bit.

Det er svært at sige, hvad der vil ske med x86, og om det vil tabe mod Arm og RISC-V i det lange løb, fortsætte med at dominere på pc'er og servere eller endda forvandle sig til at afværge konkurrenter. Uanset hvad fremtiden bringer, er det sikkert, at det vil tage lang tid, før der sker noget nyt. x86 er kommet for at blive, i hvert fald foreløbig.