რა არის x86?

თქვენ ალბათ გინახავთ ტერმინი "x86" ჩამოტვირთვის გვერდებზე ან თქვენი კომპიუტერის სისტემის პარამეტრებში, მაგრამ რა არის ეს? აქ არის ყველაფერი, რაც უნდა იცოდეთ.

მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ ალბათ გაქვთ "x86" ჩამოტვირთვის გვერდებზე გარკვეული აპლიკაციებისთვის ან შესაძლოა კომპიუტერის პარამეტრების გვერდებზე, თქვენ შეიძლება ზუსტად არ იცოდეთ, რა არის ეს უბრალოდ კომპიუტერის არსებობის გარდა. ამის მიღმა, ეს სამი პერსონაჟი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი საყრდენია გამოთვლითი და სილიკონის სამყაროში და თაობების მანძილზეა. ეს არის მიზეზი საუკეთესო (და ერთადერთი) დესკტოპის პროცესორები დამზადებულია Intel-ისა და AMD-ის მიერ. ეს არის x86 არქიტექტურის ისტორია და ყველაფერი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ მის შესახებ.

x86: პატივცემული და კრიტიკულად მნიშვნელოვანი ინსტრუქციების ნაკრების არქიტექტურა

x86 არის ინსტრუქციების ნაკრების არქიტექტურა (ISA), რომელიც არსებითად წარმოადგენს პროცესორის ძირითადი კომპონენტების დიზაინს. ISA არის გადამწყვეტი ფაქტორი, თუ რა სახის პროგრამული უზრუნველყოფა შეიძლება იმუშაოს პროცესორზე; თუ კოდი შეიძლება გაშვებული იყოს ძალიან ეფექტური, მშობლიური გზით ან არაეფექტური გამოსავალით (როგორიცაა გამრავლების ნაცვლად შეკრების განმეორებითი გამოყენება); და რა უნდა შეიცავდეს პროცესორს, რომ აშენდეს კონკრეტულ ISA-ზე.

x86-ისთვის ტექნიკური დეტალები არ არის ძალიან მნიშვნელოვანი. უფრო მეტიც, x86-ის უკან არსებული კომპანიები არიან ის, რაც ამ ISA-ს ასე მნიშვნელოვანს ხდის. Intel-მა შეიმუშავა x86 ISA 1970-იანი წლების ბოლოს და ააშენა მისგან იმპერია (თუმცა ის გადის ზოგიერთს ახლა სერიოზული დაშლა) და დღემდე Intel კვლავ აწარმოებს ახალ x86 პროცესორებს ISA-ს გამოყენებით, რომელიც თითქმის 50 წელია. ძველი. AMD, Intel-ის მთავარი კონკურენტი CPU-ებში, ასევე აწარმოებს x86 პროცესორებს და მიუხედავად იმისა, რომ AMD ისტორიულად საკმაოდ მცირე იყო Intel-თან შედარებით, ახლა ისინი შედარებითი ზომისა და მნიშვნელობისაა.

გადამწყვეტი რამ, რაც უნდა გვესმოდეს ნებისმიერი ISA-ს შესახებ არის ის, რომ x86 პროგრამული უზრუნველყოფა შეიძლება იმუშაოს ნებისმიერ x86 CPU-ზე, მაშინაც კი, თუ ისინი ნამდვილად განსხვავდებიან. Intel და AMD CPU-ები რაც შეიძლება განსხვავებულია, მაგრამ ისინი მაინც იყენებენ x86 არქიტექტურას და, შესაბამისად, შეუძლიათ იგივე პროგრამული უზრუნველყოფის გაშვება. თქვენ ხშირად ნახავთ CPU-ის დიზაინებს, როგორიცაა Raptor Lake და Zen 4, რომლებიც მოხსენიებულია როგორც არქიტექტურა, მაგრამ ტექნიკურად ისინი მიკროარქიტექტურაა, რადგან ისინი არც ისე ფუნდამენტურია, როგორც ISA.

x86-ის მოკლე ისტორია

x86 არქიტექტურა დაინერგა Intel-ის ლეგენდარული 8086 პროცესორით, რომლის იაფი ვარიანტი იყო 8088, რომელიც იკვებებოდა IBM-ის ლეგენდარულ პერსონალურ კომპიუტერზე 1981 წელს. 8086 და 8088 CPU-ების წარმატებამ გამოიწვია არა მხოლოდ Intel-ის დომინირება გამოთვლებში, არამედ x86 ISA-ს გავრცელებაც. AMD-მ პირველად დაიწყო Intel-ისთვის x86 ჩიპების დამზადება პერსონალურ კომპიუტერში გამოსაყენებლად, მაგრამ საბოლოოდ Intel-მა სცადა AMD გამოეყვანა სურათიდან, რამაც გამოიწვია იურიდიული ბრძოლა ორ კომპანიას შორის. 1995 წელს AMD-მა მოიპოვა საკუთარი x86 ჩიპების დამზადების უფლება.

როდესაც 1990-იანი წლებიდან მოყოლებული კომპიუტერებზე მომხმარებელთა, ბიზნესისა და საწარმოების მოთხოვნა გაიზარდა, Intel-იც და AMD-იც გაიზარდა ზომით, ისევე როგორც x86 CPU-ების სირთულე. ამან შექმნა გახსნა AMD-სთვის, რომ გამოწვევა Intel-ისთვის უმაღლესი CPU-ების შექმნით. 2000-იანი წლების შუა პერიოდისთვის AMD-მ არა მხოლოდ აიღო დესკტოპის მნიშვნელოვანი ნაწილი და სერვერების განვითარებადი ბაზრები, მაგრამ მან ასევე გამოიგონა x86-ის 64-ბიტიანი გაფართოება (ე.წ. AMD64 ან x86-64), რომელიც ძირითადად საშუალებას აძლევდა უფრო დიდი რიცხვების მართვას. ამან არსებითად მოკლა Intel-ის ახალი 64-ბიტიანი ISA და Itanium სერვერის ჩიპები, Intel-ის ერთ-ერთი ყველაზე ცუდი CPU ოდესმე.

2000-იანი წლების ბოლოდან Intel უფრო მნიშვნელოვანი იყო ვიდრე AMD, თუმცა 2017 წლიდან AMD სტაბილურად ზრდის ბაზრის წილს კომპიუტერებსა და სერვერებში და ახლა Intel არც ისე ბევრია უფრო დიდი. გარდა ამისა, Intel და AMD ცდილობდნენ გაფართოებას x86 სხვა სფეროებში, როგორიცაა კონსოლები, მობილური ტელეფონები და ნივთების ინტერნეტი (IoT). მრავალი წლის განმავლობაში, Intel განსაკუთრებით ორიენტირებული იყო სმარტფონების ბაზარზე შეღწევაზე, რომელიც ტრადიციულად დომინირებდა ARM CPU-ებით, მაგრამ საბოლოოდ ჩაიშალა სხვადასხვა მიზეზის გამო. AMD-ს არ ჰქონდა სერიოზული გეგმები სმარტფონის პროცესორებთან დაკავშირებით.

სათამაშო კონსოლები ალბათ ერთადერთი უსაფრთხო ბასტიონია x86-ისთვის კომპიუტერებისა და სერვერების გარეთ. პირველი x86-ზე მომუშავე კონსოლი იყო ორიგინალური Xbox, რომელიც იყენებდა Pentium III CPU-ს, მაგრამ გარკვეული დროის განმავლობაში ის იქნებოდა ერთადერთი x86 კონსოლი. IBM-ის PowerPC ჩიპები შემდგომში გამოიყენეს PS3, Xbox 360, Wii და Wii U-სთვის. თუმცა, PS4-ისთვის და Xbox One-ისთვის, Sony და Microsoft წავიდნენ AMD-ზე, რათა შეექმნათ მორგებული x86 ჩიპი მათი ახალი კონსოლებისთვის. ამჟამინდელი თაობის PS5 და Xbox Series X/S ასევე იყენებენ AMD ჩიპებს, ისევე როგორც ხელის სათამაშო კომპიუტერებს, როგორიცაა Steam Deck და ROG Ally.

x86-ის მომავალი და მისი წინაშე მდგარი გამოწვევები

მიუხედავად იმისა, რომ Intel და AMD იყენებენ x86-ს და ისინი ძალიან კონკურენტები არიან, არსებობენ სხვა კონკურენტები, რომლებიც ზოგადად x86-ის ჩამოგდებას ცდილობენ. რეალურად ბევრი განსხვავებული ISA არსებობს, მაგრამ x86-ის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი ალტერნატივაა Arm და RISC-V, ორივეს სურს გაანადგუროს x86-ის ჰეგემონია კომპიუტერებზე და სერვერებზე. და ჩვენ აქ არ ვსაუბრობთ მხოლოდ ორ კომპანიაზე, არამედ ასობით.

მიუხედავად იმისა, რომ Arm და RISC-V ძალიან განსხვავდებიან და ასევე ინტენსიურ მეტოქეობაში არიან, ისინი ორივე სთავაზობენ CPU-ს ძირითად დიზაინს პარტნიორ კომპანიებს და ამ კომპანიებს შეუძლიათ, სანაცვლოდ, შექმნან საკუთარი პროცესორები ამ ISA-ების გამოყენებით. Arm ჩიპების ცნობილი მწარმოებლები არიან Apple (რომელმაც ცოტა ხნის წინ გადავიდა Intel-დან საკუთარ Arm პროცესორებზე თავისი სილიკონისთვის), Samsung და Google. იმავდროულად, RISC-V ძირითადად გამოიყენება სამრეწველო აპლიკაციებში და კომპანიონ პროცესორებად მოწყობილობებში, როგორიცაა FPGA და მყარი დისკები, თუმცა RISC-V-ს აქვს ამბიციები მთელი CPU ბაზრისთვის.

თუ Arm-ს და RISC-V-ს სურთ დაუპირისპირდნენ Intel-ს და AMD-ს თავიანთ კომპიუტერებსა და სერვერებზე, ახალი პროგრამული უზრუნველყოფის დაწერა უნდა და ამას დრო დასჭირდება.

ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა, რაც x86-ს აქვს ამ ყველაფერში, არის ის, რომ x86 პროგრამული უზრუნველყოფა არ მუშაობს არა-x86 CPU-ებზე. თუ Arm და RISC-V სურთ Intel-ისა და AMD-ის გამოწვევისთვის მათ კომპიუტერებსა და სერვერებზე, ახალი პროგრამული უზრუნველყოფის დაწერა უნდა და ამას დასჭირდება დრო. არსებობს გამოსავალი, როგორიცაა Apple's Rosetta 2, რომელიც თარგმნის x86 აპლიკაციებს Arm on the fly, მაგრამ ეს არ არის სრულყოფილი. უკვე განვითარებულ აპარატურულ-პროგრამულ ეკოსისტემაში ახალი ISA-ს დანერგვის სირთულე რეალურად იგივეა, რამაც ინტელის სმარტფონების გეგმები გაანადგურა.

x86 მეტ-ნაკლებად უცვლელი დარჩა ორი ათწლეულის განმავლობაში, ბოლო ძირითადი განახლება იყო AMD-ის 64-ბიტიანი გაფართოება. თუმცა, Intel-ს აქვს იდეა, რომ ამოჭრას ყველა არა-64-ბიტიანი პერსონალი x86-ში, რათა შექმნას სავარაუდო სახელწოდება x86S არქიტექტურა. ეს თეორიულად გამოიწვევდა უკეთეს შესრულებას და ეფექტურობას, და მიუხედავად იმისა, რომ 32-ბიტიანი მხარდაჭერის არქონა ცუდი იდეა იყო 2003 წელს, ამ დღეებში თითქმის მთელი აპარატურა 64-ბიტიანია.

ძნელი სათქმელია, რა მოუვა x86-ს და წააგებს თუ არა ის Arm-თან და RISC-V-სთან გრძელვადიან პერსპექტივაში, განაგრძობს დომინირებას კომპიუტერებსა და სერვერებზე, ან თუნდაც გარდაიქმნება კონკურენტების წინააღმდეგ. როგორიც არ უნდა იყოს მომავალი, დარწმუნებულია, რომ რაიმე ახლის მოხდენას დიდი დრო დასჭირდება. x86 აქ არის დასარჩენად, ყოველ შემთხვევაში ამ დროისთვის.