Что такое х86?

Хотя у вас, вероятно, есть «x86» на страницах загрузки определенных приложений или, возможно, на некоторых страницах настроек компьютера, вы можете не знать точно, что это такое, помимо просто компьютерной особенности. Что ж, за этим стоят эти три персонажа, которые являются одним из самых важных столпов в мире вычислений и кремния на протяжении поколений. Это причина, почему лучшие (и единственные) процессоры для настольных ПК производятся Intel и AMD. Это история архитектуры x86 и все, что вам нужно о ней знать.

x86: почтенная и критически важная архитектура набора команд.

x86 — это архитектура набора команд (ISA), которая, по сути, представляет собой конструкцию самых основных компонентов процессора. ISA является решающим фактором в том, какое программное обеспечение может работать на процессоре; можно ли запускать код очень эффективным, собственным способом или с неэффективным обходным путем (например, необходимость снова и снова использовать сложение вместо умножения); и что должен включать в себя процессор, чтобы быть построенным на конкретной ISA.

Для x86 технические детали не так важны. Скорее, компании, стоящие за x86, делают эту ISA такой важной. Intel разработала x86 ISA в конце 1970-х годов и построила на ее основе империю (хотя и пережившую некоторые трудности). сейчас серьезный упадок), и по сей день Intel по-прежнему производит совершенно новые процессоры x86, используя ISA, которому уже почти 50 лет. старый. AMD, главный конкурент Intel на рынке процессоров, также производит процессоры x86, и хотя AMD исторически была довольно маленькой по сравнению с Intel, сейчас они имеют сопоставимый размер и важность.

В отношении любой ISA важно понимать, что программное обеспечение x86 может работать на любом процессоре x86, даже если они сильно различаются. Процессоры Intel и AMD настолько разные, насколько это возможно, но они по-прежнему используют архитектуру x86 и, следовательно, могут запускать одно и то же программное обеспечение. Вы часто будете видеть конструкции процессоров, такие как Raptor Lake и Zen 4, называемые архитектурами, но технически они являются микроархитектурами, потому что они не так фундаментальны, как ISA.

Краткая история x86

Архитектура x86 была представлена ​​на базе легендарного процессора Intel 8086, более дешевым вариантом которого был 8088, который использовался в столь же легендарном персональном компьютере IBM в 1981 году. Успех процессоров 8086 и 8088 положил начало не только доминированию Intel в сфере вычислений, но и распространению x86 ISA. AMD сначала начала производство чипов x86 для Intel для использования в персональных компьютерах, но в конечном итоге Intel попыталась исключить AMD из общей картины, что привело к судебной тяжбе между двумя компаниями. В 1995 году AMD получила право на производство собственных чипов x86.

По мере того, как с 1990-х годов потребительский, деловой и корпоративный спрос на компьютеры рос, как Intel, так и AMD росли в размерах, равно как и сложность процессоров x86. Это дало AMD возможность бросить вызов Intel, создав превосходные процессоры. К середине 2000-х годов AMD не только захватила значительную часть рынка настольных компьютеров. и развивающихся рынков серверов, но также изобрела 64-битное расширение x86 (называемое AMD64 или x86-64), которое, по сути, позволяло обрабатывать большие числа. Это, по сути, убило совершенно новые 64-битные серверные чипы Intel ISA и Itanium. один из худших процессоров Intel за всю историю.

В отношении любой ISA важно понимать, что программное обеспечение x86 может работать на любом процессоре x86, даже если они сильно различаются.

С конца 2000-х годов Intel в целом играла более важную роль, чем AMD, хотя с 2017 года AMD стала постоянно увеличивала свою долю на рынке ПК и серверов, и теперь Intel не так уж и много больше. Кроме того, и Intel, и AMD пытались распространить x86 на другие области, такие как консоли, мобильные телефоны и устройства Интернета вещей (IoT). В течение многих лет Intel уделяла особое внимание выходу на рынок смартфонов, на котором традиционно доминировали процессоры ARM, но в конечном итоге потерпела неудачу по ряду причин. AMD не строила серьезных планов относительно процессоров для смартфонов.

Игровые консоли — пожалуй, единственный безопасный бастион для x86 за пределами ПК и серверов. Первой консолью с процессором x86 была оригинальная Xbox, в которой использовался процессор Pentium III, но какое-то время это была единственная консоль x86. Чипы PowerPC от IBM впоследствии использовались для PS3, Xbox 360, Wii и Wii U. Однако для PS4 и Xbox One и Sony, и Microsoft обратились к AMD с просьбой создать собственный чип x86 для своих новых консолей. В PS5 и Xbox Series X/S текущего поколения также используются чипы AMD, как и в портативных игровых ПК, таких как Steam Deck и ROG Ally.

Будущее x86 и проблемы, с которыми оно сталкивается

Хотя и Intel, и AMD используют x86 и являются серьезными соперниками, есть и другие претенденты, которые стремятся свергнуть x86 в целом. На самом деле существует множество различных ISA, но две наиболее важные альтернативы x86 — это Arm и RISC-V, обе из которых хотят разрушить гегемонию x86 над ПК и серверами. И речь здесь идет не о двух компаниях, а о сотнях.

Хотя Arm и RISC-V сильно отличаются друг от друга и находятся в состоянии жесткой конкуренции, обе они предлагают базовую конструкцию ЦП компаниям-партнерам, а эти компании взамен могут производить свои собственные процессоры, использующие эти ISA. Известные производители чипов Arm включают Apple (которая недавно перешла с Intel на собственные процессоры Arm для своего кремния), Samsung и Google. Между тем, RISC-V в основном используется в промышленных приложениях и в качестве сопутствующих процессоров в таких устройствах, как FPGA и жесткие диски, хотя у RISC-V есть амбиции на весь рынок процессоров.

Если Arm и RISC-V хотят бросить вызов Intel и AMD в их оплотах ПК и серверов, необходимо будет написать новое программное обеспечение, а это займет время.

Единственное ключевое преимущество x86 во всем этом заключается в том, что программное обеспечение x86 не может работать на процессорах, отличных от x86. Если Arm и RISC-V захотят Чтобы бросить вызов Intel и AMD в их оплотах ПК и серверов, необходимо будет написать новое программное обеспечение, а это потребует время. Существуют обходные пути, такие как Rosetta 2 от Apple, которая «на лету» транслирует приложения x86 в Arm, но она не идеальна. Сложность внедрения новой ISA в уже сложившуюся аппаратно-программную экосистему — это, по сути, то же самое, что убило планы Intel по выпуску смартфонов.

x86 практически не изменился за два десятилетия, причем последним крупным обновлением стало 64-битное расширение AMD. Однако Intel выдвигает идею об исключении всего не64-битного контента из x86 для создания архитектуры с предварительным названием x86S. Теоретически это приведет к повышению производительности и эффективности, и хотя в 2003 году отсутствие поддержки 32-разрядных систем было плохой идеей, в наши дни практически все оборудование является 64-разрядным.

Трудно сказать, что будет с x86 и проиграет ли он Arm и RISC-V в долгосрочной перспективе, продолжит доминировать на ПК и серверах или даже трансформируется, чтобы дать отпор конкурентам. Что бы ни приготовило будущее, несомненно, что потребуется много времени, чтобы произошло что-то новое. x86 никуда не денется, по крайней мере, на данный момент.