O que é x86?

Embora você provavelmente tenha "x86" nas páginas de download de determinados aplicativos ou talvez em algumas páginas de configurações do computador, talvez você não saiba exatamente o que é além de ser apenas uma coisa de computador. Bem, por trás disso, esses três personagens são um dos pilares mais importantes do mundo da computação e do silício há gerações. É a razão pela qual as melhores (e únicas) CPUs de desktop são fabricados pela Intel e AMD. Esta é a história da arquitetura x86 e tudo que você precisa saber sobre ela.

x86: Uma arquitetura de conjunto de instruções venerável e extremamente importante

x86 é uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA), que é essencialmente o design dos componentes mais básicos de um processador. O ISA é um fator crítico para determinar que tipo de software pode ser executado em um processador; se o código puder ser executado de maneira nativa e muito eficiente ou com uma solução alternativa ineficiente (como a necessidade de usar adição repetidamente em vez de multiplicação); e o que um processador deve incluir para ser construído em um ISA específico.

Para x86, os detalhes técnicos não são muito importantes. Em vez disso, são as empresas por trás do x86 que tornam esta ISA tão importante. A Intel desenvolveu o x86 ISA no final da década de 1970 e construiu um império a partir dele (embora passando por alguns séria decadência agora), e até hoje, a Intel ainda fabrica CPUs x86 totalmente novas usando um ISA que tem quase 50 anos velho. A AMD, principal rival da Intel em CPUs, também fabrica processadores x86 e, embora a AMD tenha sido historicamente muito pequena em comparação com a Intel, eles agora têm tamanho e importância comparáveis.

O que é crucial entender sobre qualquer ISA é que o software x86 pode ser executado em qualquer CPU x86, mesmo que sejam realmente diferentes. As CPUs Intel e AMD são tão diferentes quanto podem ser, mas ainda usam arquitetura x86 e, portanto, podem executar o mesmo software. Freqüentemente, você verá designs de CPU como Raptor Lake e Zen 4 chamados de arquiteturas, mas tecnicamente são microarquiteturas porque não são tão fundamentais quanto um ISA.

Uma breve história do x86

A arquitetura x86 foi introduzida com o lendário processador 8086 da Intel, uma variante mais barata do qual foi o 8088 que alimentou o igualmente lendário computador pessoal da IBM em 1981. O sucesso das CPUs 8086 e 8088 foi o que deu início não apenas ao domínio da Intel na computação, mas também à prevalência do ISA x86. A AMD começou a fabricar chips x86 para a Intel usar em computadores pessoais, mas eventualmente a Intel tentou tirar a AMD de cena, o que levou a uma batalha legal entre as duas empresas. Em 1995, a AMD ganhou o direito de fabricar seus próprios chips x86.

À medida que a demanda dos consumidores, das empresas e das empresas por computadores cresceu a partir da década de 1990, tanto a Intel quanto a AMD cresceram em tamanho, assim como a complexidade das CPUs x86. Isso criou uma abertura para a AMD desafiar a Intel projetando CPUs superiores. Em meados da década de 2000, a AMD não só havia tomado porções substanciais da área de desktop e mercados emergentes de servidores, mas também inventou a extensão de 64 bits do x86 (denominada AMD64 ou x86-64), que basicamente permitiu lidar com números maiores. Isso essencialmente matou os novos chips de servidor ISA e Itanium de 64 bits da Intel, um dos piores CPUs da Intel de todos os tempos.

O que é crucial entender sobre qualquer ISA é que o software x86 pode ser executado em qualquer CPU x86, mesmo que sejam realmente diferentes.

A partir do final dos anos 2000, a Intel tem sido geralmente mais importante que a AMD, embora desde 2017, a AMD tenha tem aumentado constantemente sua participação no mercado de PCs e servidores, e agora a Intel não é tanto maior. Além disso, tanto a Intel quanto a AMD tentaram expandir o x86 para outras áreas, como consoles, telefones celulares e dispositivos de Internet das Coisas (IoT). Durante muitos anos, a Intel esteve particularmente focada em entrar no mercado de smartphones, que tem sido tradicionalmente dominado por CPUs ARM, mas acabou falhando por vários motivos. A AMD não fez planos sérios para processadores para smartphones.

Os consoles de jogos são talvez o único bastião seguro para x86 fora dos PCs e servidores. O primeiro console x86 foi o Xbox original, que usava uma CPU Pentium III, mas seria o único console x86 por algum tempo. Os chips PowerPC da IBM foram posteriormente usados ​​​​para PS3, Xbox 360, Wii e Wii U. No entanto, para o PS4 e o Xbox One, tanto a Sony quanto a Microsoft recorreram à AMD para criar um chip x86 personalizado para seus novos consoles. A geração atual do PS5 e Xbox Series X/S também usa chips AMD, assim como PCs portáteis para jogos, como Steam Deck e ROG Ally.

O futuro do x86 e os desafios que enfrenta

Embora a Intel e a AMD usem x86 e sejam rivais, existem outros desafiantes que buscam destronar o x86 em geral. Na verdade, existem muitos ISAs diferentes por aí, mas as duas alternativas mais importantes ao x86 são Arm e RISC-V, que desejam desmantelar a hegemonia do x86 sobre PCs e servidores. E não estamos falando apenas de duas empresas, mas de centenas.

Embora Arm e RISC-V sejam muito diferentes e também tenham uma rivalidade intensa, ambos oferecem um design básico de CPU para empresas parceiras, e essas empresas podem, em troca, fazer suas próprias CPUs usando esses ISAs. Produtores notáveis ​​de chips Arm incluem Apple (que recentemente mudou da Intel para seus próprios processadores Arm para seu silício), Samsung e Google. Enquanto isso, o RISC-V é usado principalmente em aplicações industriais e como processadores complementares em dispositivos como FPGAs e discos rígidos, embora o RISC-V tenha ambições para todo o mercado de CPU.

Se Arm e RISC-V quiserem desafiar a Intel e a AMD em suas fortalezas de PCs e servidores, novo software terá que ser escrito, e isso levará tempo.

A principal vantagem do x86 em tudo isso é que o software x86 não pode ser executado em CPUs que não sejam x86. Se Arm e RISC-V quiserem Para desafiar a Intel e a AMD em suas fortalezas de PCs e servidores, será necessário escrever novo software, e isso levará tempo. Existem soluções alternativas como o Rosetta 2 da Apple, que traduz aplicativos x86 para Arm dinamicamente, mas não é perfeito. A dificuldade de introduzir um novo ISA em um ecossistema de hardware-software já desenvolvido é na verdade a mesma coisa que matou os planos da Intel para smartphones.

O x86 permaneceu praticamente inalterado em duas décadas, com a última grande atualização sendo a extensão de 64 bits da AMD. No entanto, a Intel tem sugerido a ideia de cortar todo o material que não seja de 64 bits no x86 para criar a arquitetura x86S provisoriamente chamada. Teoricamente, isso resultaria em melhor desempenho e eficiência e, embora não ter suporte a 32 bits fosse uma má ideia em 2003, hoje em dia praticamente todo o hardware é de 64 bits.

É difícil dizer o que acontecerá com o x86 e se ele perderá para Arm e RISC-V no longo prazo, se continuará a dominar PCs e servidores ou até mesmo se transformará para afastar concorrentes. Seja qual for o futuro, é certo que levará muito tempo para que algo novo aconteça. O x86 veio para ficar, pelo menos por enquanto.