מה זה x86?

למרות שכנראה יש לך "x86" בדפי הורדה עבור אפליקציות מסוימות או אולי בדפי הגדרות מחשב מסוימים, ייתכן שאינך יודע בדיוק מה זה מעבר להיותו עניין של מחשב. ובכן, מאחורי זה, שלוש הדמויות הללו הן אחד מעמודי התווך החשובים ביותר בעולם המחשוב והסיליקון והיו כבר דורות. זו הסיבה לכך המעבדים השולחניים הטובים (והיחידים). מיוצרים על ידי אינטל ו-AMD. זוהי ההיסטוריה של ארכיטקטורת x86 וכל מה שאתה צריך לדעת עליה.

x86: ארכיטקטורת ערכת הוראות מכובדת וחשובה ביותר

x86 היא ארכיטקטורת ערכת הוראות (ISA), שהיא בעצם העיצוב של הרכיבים הבסיסיים ביותר של מעבד. ה-ISA הוא גורם קריטי באיזה סוג של תוכנה יכולה לפעול על מעבד; אם ניתן להריץ קוד בצורה מאוד יעילה, מקורית או עם פתרון לא יעיל (כגון צורך להשתמש בחיבור שוב ושוב במקום הכפל); ומה מעבד צריך לכלול כדי להיות בנוי על ISA מסוים.

עבור x86, הפרטים הטכניים אינם חשובים במיוחד. במקום זאת, החברות שמאחורי x86 הן שהופכות את ה-ISA הזה לכל כך חשוב. אינטל פיתחה את ה-x86 ISA בסוף שנות ה-70 ובנתה ממנו אימפריה (אם כי אחת שעברה כמה דעיכה רצינית עכשיו), ועד היום, אינטל עדיין מייצרת מעבדי x86 חדשים לגמרי באמצעות ISA של כמעט 50 שנה ישן. AMD, היריבה העיקרית של אינטל במעבדים, מייצרת גם מעבדי x86, ולמרות ש-AMD מבחינה היסטורית הייתה קטנה למדי בהשוואה לאינטל, כעת יש להם גודל וחשיבות דומים.

הדבר החשוב ביותר שיש להבין לגבי כל ISA הוא שתוכנת x86 יכולה לפעול על כל מעבד x86, גם אם הן באמת שונות. מעבדי אינטל ו-AMD שונים ככל האפשר, אך הם עדיין משתמשים בארכיטקטורת x86, ולכן, יכולים להפעיל את אותה תוכנה. לעתים קרובות תראה עיצובי CPU כמו Raptor Lake ו-Zen 4 המכונים ארכיטקטורות, אבל מבחינה טכנית הם מיקרו-ארכיטקטורות מכיוון שהם לא כמעט בסיסיים כמו ISA.

היסטוריה קצרה של x86

ארכיטקטורת ה-x86 הוצגה עם מעבד ה-8086 האגדי של אינטל, שגרסה זולה יותר שלו הייתה ה-8088 שהניע את המחשב האישי האגדי לא פחות של יבמ ב-1981. ההצלחה של מעבדי ה-8086 וה-8088 היא שהניעה לא רק את הדומיננטיות של אינטל במחשוב אלא גם את השכיחות של ה-x86 ISA. AMD החלה לראשונה לייצר שבבי x86 עבור אינטל לשימוש במחשב האישי, אך בסופו של דבר, אינטל ניסתה לחתוך את AMD מהתמונה, מה שהוביל למאבק משפטי בין שתי החברות. בשנת 1995 זכתה AMD בזכות לייצר שבבי x86 משלה.

ככל שהביקוש של הצרכנים, העסקים והארגונים למחשבים גדל משנות ה-90 ואילך, הן אינטל והן AMD גדלו בגודלן, וכך גם המורכבות של מעבדי x86. זה יצר פתח עבור AMD לאתגר את אינטל על ידי עיצוב מעבדים מעולים. עד אמצע שנות ה-2000, AMD לא רק לקחה חלקים נכבדים משולחן העבודה ושווקי שרתים מתפתחים, אבל היא גם המציאה את הרחבה של 64 סיביות של x86 (המכונה AMD64 או x86-64), שבעצם אפשרה טיפול במספרים גדולים יותר. זה בעצם הרג את שבבי השרת החדשים של אינטל 64 סיביות ISA ו-Itanium, אחד המעבדים הגרועים ביותר של אינטל אי פעם.

הדבר החשוב ביותר שיש להבין לגבי כל ISA הוא שתוכנת x86 יכולה לפעול על כל מעבד x86, גם אם הן באמת שונות.

מסוף שנות ה-2000 ואילך, אינטל בדרך כלל חשובה יותר מ-AMD, אם כי מאז 2017, AMD הגדילה בהתמדה את נתח השוק שלה במחשבים ושרתים, ועכשיו אינטל לא כל כך הרבה גדול יותר. בנוסף, גם אינטל וגם AMD ניסו להרחיב את x86 לתחומים אחרים כמו קונסולות, טלפונים ניידים ומכשירי אינטרנט של הדברים (IoT). במשך שנים רבות, אינטל התמקדה במיוחד בפריצה לשוק הסמארטפונים, שנשלט באופן מסורתי על ידי מעבדי ARM, אך בסופו של דבר נכשל ממגוון סיבות. AMD לא תכננה תוכניות רציניות למעבדי סמארטפונים.

קונסולות משחקים הן אולי המעוז הבטוח היחיד עבור x86 מחוץ למחשבים ולשרתים. קונסולת ה-x86 הראשונה הייתה ה-Xbox המקורית, שהשתמשה במעבד Pentium III, אך היא תהיה קונסולת ה-x86 היחידה למשך זמן מה. שבבי PowerPC מ-IBM שימשו לאחר מכן עבור ה-PS3, Xbox 360, Wii ו-Wii U. עם זאת, עבור ה-PS4 וה-Xbox One, גם סוני וגם מיקרוסופט הלכו ל-AMD כדי ליצור שבב x86 מותאם אישית עבור הקונסולות החדשות שלהן. הדור הנוכחי של PS5 ו-Xbox Series X/S משתמשים גם בשבבי AMD, כמו גם מחשבי גיימינג כף יד כמו Steam Deck ו-ROG Ally.

העתיד של x86 והאתגרים העומדים בפניו

בעוד שגם אינטל וגם AMD משתמשות ב-x86, והן מתחרות מאוד, ישנם מתמודדים אחרים המבקשים להדיח את x86 באופן כללי. למעשה יש הרבה ISAs שונים בחוץ, אבל שתי האלטרנטיבות החשובות ביותר ל-x86 הן Arm ו-RISC-V, שניהם רוצים לפרק את ההגמוניה של x86 על מחשבים ושרתים. ואנחנו לא מדברים כאן רק על שתי חברות, אלא על מאות.

למרות ש-Arm ו-RISC-V שונים מאוד ונמצאים גם ביריבות עזה, שניהם מציעים עיצוב מעבד בסיסי לחברות שותפות, וחברות אלו יכולות, בתמורה, לעשות המעבדים שלהם באמצעות ISAs אלה. יצרנים בולטים של שבבי Arm כוללים את אפל (שעשתה לאחרונה את המעבר מאינטל למעבדי Arm משלה עבור הסיליקון שלה), סמסונג, ו גוגל. בינתיים, RISC-V משמש בעיקר ביישומים תעשייתיים וכמעבדים נלווים במכשירים כמו FPGAs וכוננים קשיחים, אם כי ל-RISC-V יש שאיפות לכל שוק המעבדים.

אם Arm ו-RISC-V ירצו לאתגר את אינטל ו-AMD במעוזי המחשב והשרת שלהם, תצטרך לכתוב תוכנה חדשה, וזה ייקח זמן.

היתרון המרכזי היחיד שיש ל-x86 בכל זה הוא שתוכנת x86 לא יכולה לפעול על מעבדים שאינם x86. אם Arm ו-RISC-V רוצים כדי לאתגר את אינטל ו-AMD במעוזי המחשבים והשרתים שלהן, תצטרך לכתוב תוכנה חדשה, וזה ייקח זְמַן. יש דרכים לעקיפת הבעיה כמו Rosetta 2 של אפל, שמתרגמת יישומי x86 ל- Arm on the fly, אבל זה לא מושלם. הקושי בהחדרת ISA חדש לאקוסיסטם של חומרה-תוכנה שפותח כבר הוא למעשה אותו הדבר שהרג את תוכניות הסמארטפונים של אינטל.

x86 נותר פחות או יותר ללא שינוי זה שני עשורים, כאשר העדכון הגדול האחרון הוא הרחבת 64 סיביות של AMD. עם זאת, אינטל הציפה את הרעיון לחתוך את כל החומרים שאינם 64 סיביות ב-x86 כדי ליצור את ארכיטקטורת ה-x86S הנקראת באופן זמני. זה יביא באופן תיאורטי לביצועים ויעילות טובים יותר, ולמרות שאין תמיכה ב-32 סיביות היה רעיון רע כבר בשנת 2003, כיום כמעט כל החומרה היא 64 סיביות.

קשה לומר מה יקרה ל-x86 והאם הוא יפסיד מול Arm ו-RISC-V בטווח הארוך, ימשיך לשלוט במחשבים ובשרתים, או אפילו יהפוך את עצמו כדי להדוף מתחרים. לא משנה מה צופן העתיד, זה בטוח שייקח הרבה זמן עד שמשהו חדש יקרה. x86 כאן כדי להישאר, לפחות בינתיים.