Kas yra x86?

Nors tikriausiai naudojate „x86“ tam tikrų programų atsisiuntimo puslapiuose arba kai kuriuose kompiuterio nustatymų puslapiuose, galbūt tiksliai nežinote, kas tai yra ne tik kompiuteris. Na, o už to tie trys veikėjai yra vienas iš svarbiausių ramsčių kompiuterijos ir silicio pasaulyje ir buvo ištisas kartas. Tai yra priežastis, kodėl geriausi (ir vieninteliai) stalinių kompiuterių procesoriai gamina Intel ir AMD. Tai x86 architektūros istorija ir viskas, ką reikia apie ją žinoti.

x86: garbinga ir labai svarbi instrukcijų rinkinio architektūra

x86 yra instrukcijų rinkinio architektūra (ISA), kuri iš esmės yra pačių pagrindinių procesoriaus komponentų konstrukcija. ISA yra labai svarbus veiksnys nustatant, kokia programinė įranga gali veikti procesoriuje; jei kodą galima paleisti labai efektyviai, vietiniu būdu arba naudojant neefektyvų sprendimą (pvz., reikia nuolat naudoti sudėjimą, o ne daugybą); ir ką procesorius turi įtraukti, kad būtų sukurtas pagal tam tikrą ISA.

„X86“ techninės detalės nėra itin svarbios. Atvirkščiai, x86 įmonės yra tai, dėl ko ši ISA tokia svarbi. „Intel“ sukūrė x86 ISA aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ir iš jos sukūrė imperiją (nors ir išgyvena tam tikrą dabar rimtas nuosmukis), ir iki šiol „Intel“ vis dar gamina visiškai naujus x86 procesorius, naudodama beveik 50 metų senumo ISA. senas. AMD, pagrindinis „Intel“ konkurentas procesorių srityje, taip pat gamina x86 procesorius, ir nors AMD istoriškai buvo gana mažas, palyginti su „Intel“, dabar jie yra panašaus dydžio ir svarbos.

Svarbiausias dalykas, kurį reikia suprasti apie bet kurį ISA, yra tai, kad x86 programinė įranga gali veikti bet kuriame x86 procesoriuje, net jei jie tikrai skiriasi. „Intel“ ir AMD procesoriai yra kuo skirtingi, tačiau jie vis tiek naudoja x86 architektūrą ir todėl gali paleisti tą pačią programinę įrangą. Dažnai pamatysite tokius procesoriaus dizainus kaip „Raptor Lake“ ir „Zen 4“, vadinamus architektūromis, tačiau techniškai tai yra mikroarchitektūros, nes jos nėra beveik tokios svarbios kaip ISA.

Trumpa x86 istorija

X86 architektūra buvo pristatyta su legendiniu Intel 8086 procesoriumi, kurio pigesnis variantas buvo 8088, kuris 1981 m. varė IBM taip pat legendinį asmeninį kompiuterį. 8086 ir 8088 procesorių sėkmė paskatino ne tik „Intel“ dominavimą skaičiavimo srityje, bet ir x86 ISA paplitimą. AMD pirmą kartą pradėjo gaminti x86 lustus, skirtus „Intel“ naudoti asmeniniame kompiuteryje, tačiau galiausiai „Intel“ bandė išbraukti iš AMD, o tai sukėlė teisinę kovą tarp dviejų kompanijų. 1995 metais AMD iškovojo teisę gaminti savo x86 lustus.

Nuo dešimtojo dešimtmečio vartotojų, verslo ir įmonių kompiuterių paklausai augant, „Intel“ ir „AMD“ dydžiai augo, kaip ir x86 procesorių sudėtingumas. Tai suteikė AMD galimybę mesti iššūkį „Intel“, kuriant geresnius procesorius. Iki 2000-ųjų vidurio AMD ne tik užėmė didelę darbalaukio dalį ir besivystančiose serverių rinkose, tačiau ji taip pat išrado 64 bitų x86 plėtinį (vadinamą AMD64 arba x86-64), kuris iš esmės leido valdyti didesnį skaičių. Tai iš esmės sunaikino visiškai naujus „Intel“ 64 bitų ISA ir „Itanium“ serverio lustus, vienas prasčiausių visų laikų „Intel“ procesorių.

Svarbiausias dalykas, kurį reikia suprasti apie bet kurį ISA, yra tai, kad x86 programinė įranga gali veikti bet kuriame x86 procesoriuje, net jei jie tikrai skiriasi.

Nuo 2000-ųjų pabaigos „Intel“ apskritai buvo svarbesnė už AMD, nors nuo 2017 m. nuolat didino savo asmeninių kompiuterių ir serverių rinkos dalį, o dabar „Intel“ nėra tiek daug didesnis. Be to, „Intel“ ir AMD bandė išplėsti x86 į kitas sritis, tokias kaip pultai, mobilieji telefonai ir daiktų interneto (IoT) įrenginiai. Daugelį metų „Intel“ buvo ypač susitelkusi į išmaniųjų telefonų rinką, kurioje tradiciškai vyravo ARM procesoriai, tačiau galiausiai žlugo dėl įvairių priežasčių. AMD rimtų planų dėl išmaniųjų telefonų procesorių neplanavo.

Žaidimų konsolės yra bene vienintelis saugus x86 bastionas už kompiuterių ir serverių ribų. Pirmoji x86 varoma konsolė buvo originali Xbox, kuri naudojo Pentium III procesorių, tačiau kurį laiką tai bus vienintelė x86 konsolė. IBM PowerPC lustai vėliau buvo naudojami PS3, Xbox 360, Wii ir Wii U. Tačiau „PS4“ ir „Xbox One“ „Sony“ ir „Microsoft“ kreipėsi į AMD, kad sukurtų tinkintą x86 lustą savo naujoms konsolėms. Dabartinės kartos PS5 ir Xbox Series X/S taip pat naudoja AMD lustus, kaip ir nešiojamieji žaidimų kompiuteriai, tokie kaip Steam Deck ir ROG Ally.

x86 ateitis ir iššūkiai, su kuriais jis susiduria

Nors „Intel“ ir „AMD“ naudoja x86 ir jie labai konkuruoja, yra ir kitų varžovų, kurie apskritai siekia nuversti x86. Iš tikrųjų yra daug skirtingų ISA, tačiau dvi svarbiausios x86 alternatyvos yra Arm ir RISC-V, kurios abi nori išardyti x86 hegemoniją prieš kompiuterius ir serverius. Ir čia kalbame ne tik apie dvi įmones, o apie šimtus.

Nors Arm ir RISC-V yra labai skirtingi ir taip pat intensyviai konkuruoja, jie abu siūlo pagrindinio procesoriaus dizainą įmonėms partnerėms, o tos įmonės mainais gali savo CPU, naudojančius tuos ISA. Žymūs Arm lustų gamintojai yra Apple (neseniai perėjo nuo Intel prie savo Arm procesorių savo siliciui), Samsung ir Google. Tuo tarpu RISC-V dažniausiai naudojamas pramonėje ir kaip pagalbiniai procesoriai įrenginiuose, tokiuose kaip FPGA ir standieji diskai, nors RISC-V turi ambicijų visai procesorių rinkai.

Jei Arm ir RISC-V nori mesti iššūkį Intel ir AMD savo kompiuterių ir serverių tvirtovėse, reikės parašyti naują programinę įrangą, o tai užtruks.

Vienas iš pagrindinių x86 pranašumų yra tas, kad x86 programinė įranga negali veikti ne x86 procesoriuose. Jei Arm ir RISC-V nori norint mesti iššūkį „Intel“ ir „AMD“ savo kompiuterių ir serverių tvirtovėse, reikės sukurti naują programinę įrangą, o tai užtruks laikas. Yra sprendimų, pvz., „Apple Rosetta 2“, kuri verčia x86 programas į „Arm“, tačiau ji nėra tobula. Sunkumai diegiant naują ISA jau sukurtoje aparatinės ir programinės įrangos ekosistemoje iš tikrųjų yra tas pats, kuris sunaikino „Intel“ išmaniųjų telefonų planus.

x86 per du dešimtmečius beveik nepasikeitė, o paskutinis didelis atnaujinimas buvo AMD 64 bitų plėtinys. Tačiau „Intel“ sklandė mintis iškirpti visus ne 64 bitų duomenis į x86, kad būtų sukurta preliminariai pavadinta x86S architektūra. Teoriškai tai lemtų geresnį našumą ir efektyvumą, ir nors 2003 m. neturėti 32 bitų palaikymo buvo bloga idėja, šiais laikais beveik visa aparatinė įranga yra 64 bitų.

Sunku pasakyti, kas atsitiks su x86 ir ar jis ilgainiui pralaimės prieš Arm ir RISC-V, ir toliau dominuos asmeniniuose kompiuteriuose ir serveriuose, ar net transformuos į konkurentus. Kad ir kokia būtų ateitis, neabejotina, kad prireiks daug laiko, kol atsitiks kažkas naujo. x86 yra čia, kad pasiliktų, bent jau kol kas.