Τι είναι το x86;

Αν και πιθανότατα έχετε "x86" σε σελίδες λήψης για συγκεκριμένες εφαρμογές ή ίσως σε ορισμένες σελίδες ρυθμίσεων υπολογιστή, μπορεί να μην γνωρίζετε ακριβώς τι είναι πέρα ​​από το να είναι απλώς ένα θέμα υπολογιστή. Λοιπόν, πίσω από αυτό, αυτοί οι τρεις χαρακτήρες είναι ένας από τους πιο σημαντικούς πυλώνες στον κόσμο των υπολογιστών και του πυριτίου και υπάρχουν για γενιές. Είναι ο λόγος που τους καλύτερους (και μοναδικούς) επιτραπέζιους επεξεργαστές κατασκευάζονται από την Intel και την AMD. Αυτή είναι η ιστορία της αρχιτεκτονικής x86 και όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για αυτήν.

x86: Μια αξιοσέβαστη και εξαιρετικά σημαντική αρχιτεκτονική συνόλου εντολών

Το x86 είναι μια αρχιτεκτονική συνόλου εντολών (ISA), η οποία είναι ουσιαστικά ο σχεδιασμός των πιο βασικών στοιχείων ενός επεξεργαστή. Το ISA είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για το είδος του λογισμικού που μπορεί να εκτελεστεί σε έναν επεξεργαστή. εάν ο κώδικας μπορεί να εκτελεστεί με πολύ αποτελεσματικό, εγγενή τρόπο ή με μια αναποτελεσματική λύση (όπως η ανάγκη να χρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά η πρόσθεση αντί του πολλαπλασιασμού). και τι πρέπει να περιλαμβάνει ένας επεξεργαστής για να κατασκευαστεί σε ένα συγκεκριμένο ISA.

Για το x86, οι τεχνικές λεπτομέρειες δεν είναι πολύ σημαντικές. Μάλλον, οι εταιρείες πίσω από το x86 είναι αυτές που κάνουν αυτό το ISA τόσο σημαντικό. Η Intel ανέπτυξε το x86 ISA στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και έχτισε μια αυτοκρατορία από αυτό (αν και κάποια σοβαρή αποσύνθεση τώρα), και μέχρι σήμερα, η Intel εξακολουθεί να κατασκευάζει ολοκαίνουργιους επεξεργαστές x86 χρησιμοποιώντας ένα ISA που είναι σχεδόν 50 χρόνια παλαιός. Η AMD, ο κύριος αντίπαλος της Intel στις CPU, κατασκευάζει επίσης επεξεργαστές x86, και παρόλο που η AMD ήταν ιστορικά πολύ μικρή σε σύγκριση με την Intel, έχουν πλέον συγκρίσιμο μέγεθος και σημασία.

Το κρίσιμο πράγμα που πρέπει να καταλάβετε για οποιοδήποτε ISA είναι ότι το λογισμικό x86 μπορεί να τρέξει σε οποιαδήποτε CPU x86, ακόμα κι αν είναι πραγματικά διαφορετικό. Οι επεξεργαστές Intel και AMD είναι όσο διαφορετικοί μπορούν να είναι, αλλά εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αρχιτεκτονική x86 και, επομένως, μπορούν να εκτελούν το ίδιο λογισμικό. Θα δείτε συχνά σχέδια CPU όπως το Raptor Lake και το Zen 4 να αναφέρονται ως αρχιτεκτονικές, αλλά τεχνικά είναι μικροαρχιτεκτονικές επειδή δεν είναι τόσο θεμελιώδεις όσο ένα ISA.

Μια σύντομη ιστορία του x86

Η αρχιτεκτονική x86 παρουσιάστηκε με τον θρυλικό επεξεργαστή 8086 της Intel, μια φθηνότερη παραλλαγή του οποίου ήταν ο 8088 που τροφοδοτούσε τον εξίσου θρυλικό Προσωπικό Υπολογιστή της IBM το 1981. Η επιτυχία των CPU 8086 και 8088 είναι αυτή που ξεκίνησε όχι μόνο την κυριαρχία της Intel στους υπολογιστές αλλά και την επικράτηση του x86 ISA. Η AMD ξεκίνησε για πρώτη φορά να κατασκευάζει τσιπ x86 για την Intel για χρήση στον Προσωπικό Υπολογιστή, αλλά τελικά, η Intel προσπάθησε να αποβάλει την AMD από την εικόνα, κάτι που οδήγησε σε δικαστική διαμάχη μεταξύ των δύο εταιρειών. Το 1995, η AMD κέρδισε το δικαίωμα να φτιάξει τα δικά της τσιπ x86.

Καθώς η ζήτηση των καταναλωτών, των επιχειρήσεων και των επιχειρήσεων για υπολογιστές αυξήθηκε από τη δεκαετία του 1990 και μετά, τόσο η Intel όσο και η AMD αυξήθηκαν σε μέγεθος, όπως και η πολυπλοκότητα των επεξεργαστών x86. Αυτό δημιούργησε ένα άνοιγμα για την AMD να αμφισβητήσει την Intel σχεδιάζοντας ανώτερους CPU. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2000, η ​​AMD δεν είχε πάρει μόνο σημαντικά τμήματα της επιφάνειας εργασίας και τις αναδυόμενες αγορές διακομιστών, αλλά είχε επίσης εφεύρει την επέκταση 64-bit του x86 (ονομάζεται AMD64 ή x86-64), η οποία βασικά επέτρεπε τη διαχείριση μεγαλύτερων αριθμών. Αυτό ουσιαστικά σκότωσε τα ολοκαίνουργια τσιπ διακομιστή 64-bit ISA και Itanium της Intel, ένας από τους χειρότερους CPU της Intel.

Το κρίσιμο πράγμα που πρέπει να καταλάβετε για οποιοδήποτε ISA είναι ότι το λογισμικό x86 μπορεί να τρέξει σε οποιαδήποτε CPU x86, ακόμα κι αν είναι πραγματικά διαφορετικό.

Από τα τέλη της δεκαετίας του 2000 και μετά, η Intel ήταν γενικά πιο σημαντική από την AMD, αν και από το 2017, η AMD έχει αυξάνει σταθερά το μερίδιο αγοράς της σε υπολογιστές και διακομιστές, και τώρα η Intel δεν είναι και τόσο πολύ μεγαλύτερος. Επιπλέον, τόσο η Intel όσο και η AMD προσπάθησαν να επεκτείνουν το x86 σε άλλους τομείς, όπως κονσόλες, κινητά τηλέφωνα και συσκευές Internet of Things (IoT). Για πολλά χρόνια, η Intel είχε επικεντρωθεί ιδιαίτερα στην είσοδο στην αγορά των smartphone, η οποία παραδοσιακά κυριαρχούνταν από επεξεργαστές ARM, αλλά τελικά απέτυχε για διάφορους λόγους. Η AMD δεν έκανε σοβαρά σχέδια για επεξεργαστές smartphone.

Οι κονσόλες παιχνιδιών είναι ίσως το μόνο ασφαλές προπύργιο για το x86 εκτός των υπολογιστών και των διακομιστών. Η πρώτη κονσόλα με τροφοδοσία x86 ήταν το αρχικό Xbox, το οποίο χρησιμοποιούσε επεξεργαστή Pentium III, αλλά θα ήταν η μοναδική κονσόλα x86 για κάποιο χρονικό διάστημα. Τα τσιπ PowerPC της IBM χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια για τα PS3, Xbox 360, Wii και Wii U. Ωστόσο, για το PS4 και το Xbox One, τόσο η Sony όσο και η Microsoft πήγαν στην AMD για να δημιουργήσουν ένα προσαρμοσμένο τσιπ x86 για τις νέες κονσόλες τους. Η τρέχουσα γενιά PS5 και Xbox Series X/S χρησιμοποιούν επίσης τσιπ AMD, όπως και οι φορητοί υπολογιστές παιχνιδιών όπως το Steam Deck και το ROG Ally.

Το μέλλον του x86 και οι προκλήσεις που αντιμετωπίζει

Ενώ τόσο η Intel όσο και η AMD χρησιμοποιούν x86 και είναι πολύ ανταγωνιστές, υπάρχουν και άλλοι αμφισβητίες που επιδιώκουν να εκθρονίσουν το x86 γενικά. Υπάρχουν πραγματικά πολλά διαφορετικά ISA εκεί έξω, αλλά οι δύο πιο σημαντικές εναλλακτικές λύσεις για το x86 είναι το Arm και το RISC-V, που και τα δύο θέλουν να διαλύσουν την ηγεμονία του x86 σε υπολογιστές και διακομιστές. Και εδώ δεν μιλάμε μόνο για δύο εταιρείες, αλλά για εκατοντάδες.

Παρόλο που το Arm και το RISC-V διαφέρουν πολύ και βρίσκονται επίσης σε έντονο ανταγωνισμό, και οι δύο προσφέρουν έναν βασικό σχεδιασμό CPU σε συνεργαζόμενες εταιρείες και αυτές οι εταιρείες μπορούν, σε αντάλλαγμα, να κάνουν τις δικές τους CPU που χρησιμοποιούν αυτούς τους ISA. Σημαντικοί παραγωγοί τσιπ Arm περιλαμβάνουν την Apple (η οποία πρόσφατα έκανε τη μετάβαση από την Intel στους δικούς της επεξεργαστές Arm για το πυρίτιο της), η Samsung και Google. Εν τω μεταξύ, ο RISC-V χρησιμοποιείται κυρίως σε βιομηχανικές εφαρμογές και ως συνοδευτικοί επεξεργαστές σε συσκευές όπως τα FPGA και οι σκληροί δίσκοι, αν και το RISC-V έχει φιλοδοξίες για ολόκληρη την αγορά CPU.

Εάν οι Arm και RISC-V θέλουν να αμφισβητήσουν την Intel και την AMD στους υπολογιστές και τους διακομιστές τους, θα πρέπει να γραφτούν νέο λογισμικό και αυτό θα πάρει χρόνο.

Το ένα βασικό πλεονέκτημα που έχει το x86 σε όλα αυτά είναι ότι το λογισμικό x86 δεν μπορεί να τρέξει σε CPU που δεν είναι x86. Αν το Arm και το RISC-V θέλουν Για να αμφισβητήσουν την Intel και την AMD στα προπύργια των υπολογιστών και των διακομιστών τους, θα πρέπει να γραφτεί νέο λογισμικό και αυτό θα χρειαστεί χρόνος. Υπάρχουν λύσεις όπως το Rosetta 2 της Apple, το οποίο μεταφράζει τις εφαρμογές x86 σε Arm on the fly, αλλά δεν είναι τέλειο. Η δυσκολία εισαγωγής ενός νέου ISA σε ένα ήδη ανεπτυγμένο οικοσύστημα υλικού-λογισμικού είναι στην πραγματικότητα το ίδιο πράγμα που σκότωσε τα σχέδια της Intel για smartphone.

Το x86 παραμένει λίγο-πολύ αμετάβλητο σε δύο δεκαετίες, με την τελευταία σημαντική ενημέρωση να είναι η επέκταση 64-bit της AMD. Ωστόσο, η Intel έχει διατυπώσει την ιδέα να κόψει όλα τα στοιχεία που δεν είναι 64-bit στο x86 για να δημιουργήσει την αρχιτεκτονική x86S που ονομάζεται προσωρινά. Αυτό θεωρητικά θα είχε ως αποτέλεσμα καλύτερη απόδοση και αποδοτικότητα, και παρόλο που το να μην υπάρχει υποστήριξη 32 bit ήταν κακή ιδέα το 2003, σήμερα σχεδόν όλο το υλικό είναι 64 bit.

Είναι δύσκολο να πούμε τι θα συμβεί με το x86 και αν θα χάσει από το Arm και το RISC-V μακροπρόθεσμα, θα συνεχίσει να κυριαρχεί σε υπολογιστές και διακομιστές ή ακόμη και να μεταμορφωθεί για να νικήσει τους ανταγωνιστές. Ό, τι κι αν επιφυλάσσει το μέλλον, είναι σίγουρο ότι θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να συμβεί οτιδήποτε νέο. Το x86 είναι εδώ για να μείνει, τουλάχιστον προς το παρόν.