Mikä on x86?

Vaikka olet luultavasti käyttänyt "x86":ta tiettyjen sovellusten lataussivuilla tai kenties joillakin tietokoneen asetussivuilla, et ehkä tiedä tarkalleen, mitä se on pelkkä tietokonejuttu. No, sen takana nämä kolme hahmoa ovat yksi tärkeimmistä pilareista tietotekniikan ja piin maailmassa ja ovat olleet sukupolvien ajan. Se on syy miksi parhaat (ja ainoat) työpöytäsuorittimet ovat Intelin ja AMD: n valmistamia. Tämä on x86-arkkitehtuurin historia ja kaikki mitä sinun tarvitsee tietää siitä.

x86: Kunnioitettava ja erittäin tärkeä käskysarjaarkkitehtuuri

x86 on käskysarjaarkkitehtuuri (ISA), joka on olennaisesti prosessorin peruskomponenttien suunnittelua. ISA on kriittinen tekijä sen suhteen, millaisia ​​ohjelmistoja voidaan käyttää prosessorissa; jos koodia voidaan ajaa erittäin tehokkaalla, alkuperäisellä tavalla tai tehottomalla kiertotavalla (kuten joudutaan käyttämään yhteenlaskua yhä uudelleen kertolaskun sijaan); ja mitä prosessorin on sisällytettävä, jotta se voidaan rakentaa tietylle ISA: lle.

x86:lle tekniset yksityiskohdat eivät ole kovin tärkeitä. Pikemminkin x86:n takana olevat yritykset tekevät tästä ISA: sta niin tärkeän. Intel kehitti x86 ISA: n 1970-luvun lopulla ja rakensi siitä imperiumin (vaikkakin yksi käy läpi joitakin vakava rappeutuminen nyt), ja tähän päivään asti Intel valmistaa edelleen upouusia x86-suorittimia käyttämällä ISA: ta, joka on lähes 50 vuotta vanha. vanha. AMD, Intelin tärkein kilpailija suorittimissa, valmistaa myös x86-prosessoreita, ja vaikka AMD on historiallisesti ollut melko pieni Inteliin verrattuna, ne ovat nyt kooltaan ja tärkeydeltään vertailukelpoisia.

Ratkaiseva asia jokaisessa ISA: ssa on ymmärtää, että x86-ohjelmisto voi toimia missä tahansa x86-suorittimessa, vaikka ne olisivatkin todella erilaisia. Intel- ja AMD-suorittimet ovat niin erilaisia ​​kuin voivat olla, mutta ne käyttävät silti x86-arkkitehtuuria ja voivat siten käyttää samaa ohjelmistoa. Näet usein CPU-malleja, kuten Raptor Lakea ja Zen 4:ää, kutsutaan arkkitehtuuriksi, mutta teknisesti ne ovat mikroarkkitehtuureja, koska ne eivät ole läheskään yhtä tärkeitä kuin ISA.

Lyhyt historia x86:sta

X86-arkkitehtuuri esiteltiin Intelin legendaarisen 8086-prosessorin kanssa, jonka halvempi versio oli 8088, joka käytti IBM: n yhtä legendaarista Personal Computeria vuonna 1981. 8086- ja 8088-suorittimien menestys käynnisti Intelin hallitsevan aseman tietojenkäsittelyssä myös x86 ISA: n yleisyyden. AMD aloitti ensin x86-sirujen valmistuksen Intelille käytettäväksi henkilökohtaisessa tietokoneessa, mutta lopulta Intel yritti leikata AMD: n pois kuvasta, mikä johti oikeudelliseen taisteluun kahden yrityksen välillä. Vuonna 1995 AMD voitti oikeuden valmistaa omia x86-siruja.

Kun kuluttajien, yritysten ja yritysten kysyntä tietokoneille kasvoi 1990-luvulta lähtien, sekä Intelin että AMD: n koko kasvoi, samoin kuin x86-suorittimien monimutkaisuus. Tämä loi AMD: lle mahdollisuuden haastaa Intelin suunnittelemalla ylivertaisia ​​suorittimia. 2000-luvun puoliväliin mennessä AMD ei ollut vain ottanut huomattavia osia työpöydästä ja kehittyvillä palvelinmarkkinoilla, mutta se oli myös keksinyt x86:n 64-bittisen laajennuksen (nimeltään AMD64 tai x86-64), joka periaatteessa mahdollisti suurempien numeroiden käsittelyn. Tämä käytännössä tappoi Intelin upouudet 64-bittiset ISA- ja Itanium-palvelinsirut, yksi Intelin kaikkien aikojen huonoimmista prosessoreista.

Ratkaiseva asia jokaisessa ISA: ssa on ymmärtää, että x86-ohjelmisto voi toimia missä tahansa x86-suorittimessa, vaikka ne olisivatkin todella erilaisia.

2000-luvun lopulta lähtien Intel on yleensä ollut tärkeämpi kuin AMD, vaikka vuodesta 2017 lähtien AMD on on jatkuvasti kasvattanut markkinaosuuttaan tietokoneissa ja palvelimissa, ja nyt Intel ei ole niin paljon suurempi. Lisäksi sekä Intel että AMD ovat yrittäneet laajentaa x86:ta muille alueille, kuten konsoleille, matkapuhelimille ja Internet of Things (IoT) -laitteille. Intel oli useiden vuosien ajan keskittynyt erityisesti murtautumaan älypuhelinmarkkinoille, joita perinteisesti ovat hallinneet ARM-suorittimet, mutta epäonnistuivat lopulta useista syistä. AMD: llä ei ollut vakavia suunnitelmia älypuhelinprosessoreille.

Pelikonsolit ovat ehkä ainoa turvallinen linnake x86:lle tietokoneiden ja palvelimien ulkopuolella. Ensimmäinen x86-käyttöinen konsoli oli alkuperäinen Xbox, joka käytti Pentium III -suoritinta, mutta se olisi ainoa x86-konsoli jonkin aikaa. IBM: n PowerPC-siruja käytettiin myöhemmin PS3:lle, Xbox 360:lle, Wiille ja Wii U: lle. Kuitenkin PS4:lle ja Xbox Onelle sekä Sony että Microsoft menivät AMD: lle luomaan mukautetun x86-sirun uusille konsoleilleen. Nykyisen sukupolven PS5 ja Xbox Series X/S käyttävät myös AMD-siruja, samoin kuin kädessä pidettävät pelitietokoneet, kuten Steam Deck ja ROG Ally.

x86:n tulevaisuus ja sen kohtaamat haasteet

Vaikka sekä Intel että AMD käyttävät x86:ta, ja ne ovat hyvin paljon kilpailijoita, on muita haastajia, jotka pyrkivät syrjäyttämään x86:n yleensä. Siellä on itse asiassa paljon erilaisia ​​ISA: ita, mutta kaksi tärkeintä vaihtoehtoa x86:lle ovat Arm ja RISC-V, jotka molemmat haluavat purkaa x86:n hegemonian tietokoneisiin ja palvelimiin. Emmekä puhu tässä vain kahdesta yrityksestä, vaan sadoista.

Vaikka Arm ja RISC-V ovat hyvin erilaisia ​​ja kilpailevat myös kiivaasti, ne molemmat tarjoavat kumppaniyrityksille perussuorittimen suunnittelun, ja nämä yritykset voivat vastineeksi tehdä omia suorittimiaan käyttämällä näitä ISA: ita. Merkittäviä Arm-sirujen tuottajia ovat Apple (joka äskettäin siirtyi Intelistä omiin Arm-prosessoreihinsa piin vuoksi), Samsung ja Google. Samaan aikaan RISC-V: tä käytetään enimmäkseen teollisissa sovelluksissa ja kumppaniprosessoreina laitteissa, kuten FPGA: ssa ja kiintolevyissä, vaikka RISC-V: llä onkin tavoitteita koko prosessorimarkkinoille.

Jos Arm ja RISC-V haluavat haastaa Intelin ja AMD: n PC- ja palvelinkantokohteissaan, uusi ohjelmisto on kirjoitettava, ja se vie aikaa.

Yksi x86:n keskeinen etu tässä kaikessa on, että x86-ohjelmisto ei voi toimia muissa kuin x86-suorittimissa. Jos Arm ja RISC-V haluavat Intelin ja AMD: n haastamiseksi heidän PC- ja palvelinkantokohteissaan on kirjoitettava uusia ohjelmistoja, jotka vievät aika. On olemassa kiertotapoja, kuten Applen Rosetta 2, joka kääntää x86-sovellukset Arm on lennossa, mutta se ei ole täydellinen. Vaikeus ottaa käyttöön uusi ISA jo kehitettyyn laitteisto-ohjelmistoekosysteemiin on itse asiassa sama asia, joka tappoi Intelin älypuhelinsuunnitelmat.

x86 on pysynyt suunnilleen ennallaan kahteen vuosikymmeneen, ja viimeinen suuri päivitys on AMD: n 64-bittinen laajennus. Intel on kuitenkin ajatellut leikata kaikki ei-64-bittiset materiaalit x86:een luodakseen alustavasti nimetyn x86S-arkkitehtuurin. Tämä johtaisi teoriassa parempaan suorituskykyyn ja tehokkuuteen, ja vaikka 32-bittisen tuen puuttuminen oli huono idea vuonna 2003, nykyään lähes kaikki laitteistot ovat 64-bittisiä.

On vaikea sanoa, mitä x86:lle tapahtuu ja häviääkö se Armia ja RISC-V: tä vastaan ​​pitkällä aikavälillä, jatkaako PC: iden ja palvelimien dominointia vai jopa muuttuuko se kilpailijoilleen. Mitä tahansa tulevaisuus tuo tullessaan, on varmaa, että kestää kauan ennen kuin jotain uutta tapahtuu. x86 on tullut jäädäkseen, ainakin toistaiseksi.