Co to jest x86?

Chociaż prawdopodobnie masz „x86” na stronach pobierania niektórych aplikacji lub na niektórych stronach ustawień komputera, możesz nie wiedzieć dokładnie, co to jest poza zwykłym byciem komputerem. Cóż, za tym te trzy postacie są jednym z najważniejszych filarów w świecie informatyki i krzemu i to od pokoleń. To jest powód najlepsze (i jedyne) procesory do komputerów stacjonarnych są produkowane przez Intel i AMD. Oto historia architektury x86 i wszystko, co musisz o niej wiedzieć.

x86: Czcigodna i niezwykle ważna architektura zestawu instrukcji

x86 to architektura zestawu instrukcji (ISA), która zasadniczo obejmuje projekt najbardziej podstawowych komponentów procesora. ISA jest krytycznym czynnikiem decydującym o tym, jakiego rodzaju oprogramowanie może działać na procesorze; jeśli kod można uruchomić w bardzo wydajny, natywny sposób lub przy użyciu nieefektywnego obejścia (takiego jak konieczność ciągłego dodawania zamiast mnożenia); i co musi uwzględnić procesor, aby można go było zbudować na konkretnym ISA.

W przypadku x86 szczegóły techniczne nie są zbyt ważne. To raczej firmy stojące za x86 sprawiają, że ten ISA jest tak ważny. Intel opracował procesor ISA x86 pod koniec lat 70. XX wieku i zbudował na nim imperium (choć jedno przechodziło przez pewne trudności). poważny zanik) i do dziś Intel nadal produkuje zupełnie nowe procesory x86, korzystając z ISA, które ma prawie 50 lat stary. AMD, główny rywal Intela na rynku procesorów, również produkuje procesory x86 i choć w przeszłości AMD było dość małe w porównaniu z Intelem, obecnie mają porównywalną wielkość i znaczenie.

Kluczową rzeczą do zrozumienia w przypadku każdego ISA jest to, że oprogramowanie x86 może działać na dowolnym procesorze x86, nawet jeśli są one naprawdę różne. Procesory Intel i AMD są tak różne, jak to tylko możliwe, ale nadal korzystają z architektury x86, dzięki czemu mogą uruchamiać to samo oprogramowanie. Często projekty procesorów, takie jak Raptor Lake i Zen 4, nazywane są architekturami, ale technicznie rzecz biorąc są to mikroarchitektury, ponieważ nie są tak fundamentalne jak ISA.

Krótka historia x86

Architektura x86 została wprowadzona wraz z legendarnym procesorem Intel 8086, którego tańszym wariantem był procesor 8088, który napędzał równie legendarny komputer osobisty IBM w 1981 roku. Sukces procesorów 8086 i 8088 zapoczątkował nie tylko dominację Intela w informatyce, ale także powszechność procesorów ISA x86. AMD najpierw rozpoczęło produkcję chipów x86 dla Intela do użytku w komputerach osobistych, ale ostatecznie Intel próbował wyciąć AMD z pola widzenia, co doprowadziło do batalii prawnej między obiema firmami. W 1995 roku AMD zdobyło prawo do produkcji własnych układów x86.

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania konsumentów, przedsiębiorstw i przedsiębiorstw na komputery począwszy od lat 90. XX wieku, zarówno Intel, jak i AMD rosły, podobnie jak złożoność procesorów x86. Stworzyło to szansę dla AMD na wyzwanie Intelowi poprzez zaprojektowanie doskonałych procesorów. Do połowy 2000 roku AMD nie tylko zajęło znaczną część komputerów stacjonarnych i wschodzących rynków serwerów, ale wynalazł także 64-bitowe rozszerzenie x86 (nazywane AMD64 lub x86-64), które zasadniczo umożliwiło obsługę większych liczb. To zasadniczo zabiło nowe 64-bitowe procesory Intel ISA i Itanium, jeden z najgorszych procesorów Intela w historii.

Kluczową rzeczą do zrozumienia w przypadku każdego ISA jest to, że oprogramowanie x86 może działać na dowolnym procesorze x86, nawet jeśli są one naprawdę różne.

Od końca XXI wieku Intel był ogólnie ważniejszy niż AMD, chociaż od 2017 roku AMD stale zwiększa swój udział w rynku komputerów stacjonarnych i serwerów, a obecnie Intel nie jest wcale taki duży większy. Ponadto zarówno Intel, jak i AMD próbowały rozszerzyć technologię x86 na inne obszary, takie jak konsole, telefony komórkowe i urządzenia Internetu rzeczy (IoT). Przez wiele lat Intel był szczególnie skupiony na wdarciu się na rynek smartfonów, który tradycyjnie był zdominowany przez procesory ARM, ale ostatecznie z różnych powodów poniósł porażkę. AMD nie snuło poważnych planów co do procesorów do smartfonów.

Konsole do gier są prawdopodobnie jedynym bezpiecznym bastionem x86 poza komputerami stacjonarnymi i serwerami. Pierwszą konsolą z procesorem x86 był oryginalny Xbox, który korzystał z procesora Pentium III, ale przez jakiś czas była to jedyna konsola x86. Chipy PowerPC firmy IBM zostały następnie wykorzystane w konsolach PS3, Xbox 360, Wii i Wii U. Jednak w przypadku PS4 i Xbox One zarówno Sony, jak i Microsoft zwróciły się do AMD z prośbą o stworzenie niestandardowego układu x86 dla swoich nowych konsol. Obecna generacja PS5 i Xbox Series X/S również korzysta z chipów AMD, podobnie jak przenośne komputery do gier, takie jak Steam Deck i ROG Ally.

Przyszłość x86 i wyzwania, jakie przed nią stoją

Chociaż zarówno Intel, jak i AMD korzystają z architektury x86 i są dla siebie poważnymi rywalami, istnieją inni pretendenci, którzy chcą ogólnie zdetronizować x86. W rzeczywistości istnieje wiele różnych ISA, ale dwie najważniejsze alternatywy dla x86 to Arm i RISC-V, które chcą zlikwidować hegemonię x86 nad komputerami PC i serwerami. I nie mówimy tu tylko o dwóch firmach, ale o setkach.

Chociaż Arm i RISC-V bardzo się od siebie różnią i między sobą intensywnie rywalizują, oba oferują firmom partnerskim podstawowy projekt procesora, a firmy te mogą w zamian własne procesory korzystające z tych ISA. Znani producenci chipów Arm to Apple (który niedawno przeszedł z Intela na własne procesory Arm ze względu na krzem), Samsung i Google. Tymczasem RISC-V jest najczęściej używany w zastosowaniach przemysłowych oraz jako procesory towarzyszące w urządzeniach takich jak układy FPGA i dyski twarde, chociaż RISC-V ma ambicje dotyczące całego rynku procesorów.

Jeśli Arm i RISC-V chcą rzucić wyzwanie Intelowi i AMD w swoich twierdzach dotyczących komputerów i serwerów, konieczne będzie napisanie nowego oprogramowania, a to zajmie trochę czasu.

Jedyną kluczową zaletą x86 w tym wszystkim jest to, że oprogramowanie x86 nie może działać na procesorach innych niż x86. Jeśli Arm i RISC-V chcą aby rzucić wyzwanie firmom Intel i AMD w ich twierdzach dotyczących komputerów i serwerów, konieczne będzie napisanie nowego oprogramowania, a to zajmie trochę czasu czas. Istnieją obejścia, takie jak Apple Rosetta 2, która tłumaczy aplikacje x86 na ARM w locie, ale nie jest idealne. Trudność wprowadzenia nowego ISA do rozwiniętego już ekosystemu sprzętowo-programowego to właściwie dokładnie ta sama rzecz, która pokrzyżowała smartfonowe plany Intela.

x86 pozostaje mniej więcej niezmieniony od dwóch dekad, a ostatnią dużą aktualizacją było 64-bitowe rozszerzenie AMD. Jednak Intel wpadł na pomysł wycięcia wszystkich elementów innych niż 64-bitowe z x86, aby stworzyć architekturę wstępnie nazwaną x86S. Teoretycznie skutkowałoby to lepszą wydajnością i wydajnością, i chociaż brak obsługi wersji 32-bitowej był złym pomysłem w 2003 roku, obecnie prawie cały sprzęt jest 64-bitowy.

Trudno powiedzieć, co stanie się z x86 i czy na dłuższą metę przegra z Armem i RISC-V, nadal będzie dominować na komputerach PC i serwerach, a może nawet przekształci się, by wyprzedzić konkurencję. Cokolwiek przyniesie przyszłość, pewne jest, że minie dużo czasu, zanim wydarzy się coś nowego. x86 pozostanie, przynajmniej na razie.