Kaj je x86?

Čeprav verjetno imate "x86" na straneh za prenos določenih aplikacij ali morda na nekaterih straneh z nastavitvami računalnika, morda ne veste točno, kaj je to več kot le računalniška stvar. No, za tem so ti trije liki eden najpomembnejših stebrov v svetu računalništva in silicija in tako že generacije. To je razlog, zakaj najboljši (in edini) namizni procesorji izdelujeta Intel in AMD. To je zgodovina arhitekture x86 in vse, kar morate vedeti o njej.

x86: častitljiva in kritično pomembna arhitektura nabora navodil

x86 je arhitektura nabora ukazov (ISA), ki je v bistvu zasnova najosnovnejših komponent procesorja. ISA je kritičen dejavnik pri tem, kakšna programska oprema se lahko izvaja na procesorju; ali je kodo mogoče zagnati na zelo učinkovit, izviren način ali z neučinkovito rešitvijo (kot je potreba po vedno znova uporabljati seštevanje namesto množenja); in kaj mora vsebovati procesor, da bi bil zgrajen na določenem ISA.

Za x86 tehnične podrobnosti niso zelo pomembne. Namesto tega so podjetja, ki stojijo za x86, tista, zaradi katerih je ta ISA tako pomemben. Intel je razvil x86 ISA v poznih sedemdesetih letih in iz njega zgradil imperij (čeprav je šel skozi nekaj zdaj resno propada), in do danes Intel še vedno izdeluje povsem nove procesorje x86 z uporabo ISA, ki je stara skoraj 50 let star. AMD, Intelov glavni tekmec na področju procesorjev, prav tako izdeluje procesorje x86, in čeprav je bil AMD v preteklosti precej majhen v primerjavi z Intelom, so zdaj primerljive velikosti in pomena.

Bistvena stvar, ki jo je treba razumeti pri kateri koli ISA, je, da lahko programska oprema x86 deluje na kateri koli CPU x86, tudi če sta resnično drugačna. Procesorja Intel in AMD sta si zelo različna, vendar še vedno uporabljata arhitekturo x86 in tako lahko poganjata isto programsko opremo. Pogosto boste videli zasnove CPE, kot sta Raptor Lake in Zen 4, imenovane arhitekture, vendar so tehnično gledano mikroarhitekture, ker niso niti približno tako temeljne kot ISA.

Kratka zgodovina x86

Arhitektura x86 je bila predstavljena z Intelovim legendarnim procesorjem 8086, katerega cenejša različica je bil 8088, ki je leta 1981 poganjal prav tako legendarni osebni računalnik IBM. Uspeh procesorjev 8086 in 8088 je tisto, kar je spodbudilo ne le Intelovo prevlado v računalništvu, ampak tudi razširjenost x86 ISA. AMD je najprej začel proizvajati čipe x86 za Intel za uporabo v osebnih računalnikih, vendar je sčasoma Intel poskušal izločiti AMD iz slike, kar je vodilo v pravno bitko med obema podjetjema. Leta 1995 je AMD pridobil pravico do izdelave lastnih čipov x86.

Ker je povpraševanje potrošnikov, podjetij in podjetij po računalnikih naraščalo od devetdesetih let dalje, sta Intel in AMD rasla v velikosti, prav tako pa tudi kompleksnost procesorjev x86. To je ustvarilo priložnost za AMD, da izzove Intel z oblikovanjem vrhunskih procesorjev. Do sredine 2000-ih AMD ni zavzel le znatnih delov namizja in nastajajočih trgih strežnikov, izumil pa je tudi 64-bitno razširitev x86 (imenovano AMD64 ali x86-64), ki je v bistvu omogočala obdelavo večjih številk. To je v bistvu uničilo povsem nove Intelove 64-bitne strežniške čipe ISA in Itanium, eden najslabših procesorjev Intel doslej.

Bistvena stvar, ki jo je treba razumeti pri kateri koli ISA, je, da lahko programska oprema x86 deluje na kateri koli CPU x86, tudi če sta resnično drugačna.

Od poznih 2000-ih naprej je bil Intel na splošno pomembnejši od AMD-ja, čeprav je AMD od leta 2017 vztrajno povečeval svoj tržni delež na področju osebnih računalnikov in strežnikov, zdaj pa Intel ni toliko večji. Poleg tega sta Intel in AMD poskušala razširiti x86 na druga področja, kot so konzole, mobilni telefoni in naprave interneta stvari (IoT). Intel je bil dolga leta posebej osredotočen na prodor na trg pametnih telefonov, na katerem so tradicionalno prevladovali procesorji ARM, vendar je na koncu propadel zaradi različnih razlogov. AMD ni imel resnih načrtov glede procesorjev za pametne telefone.

Igralne konzole so morda edina varna opora za x86 zunaj osebnih računalnikov in strežnikov. Prva konzola s pogonom x86 je bil originalni Xbox, ki je uporabljal procesor Pentium III, vendar je bil nekaj časa edina konzola x86. IBM-ovi čipi PowerPC so bili pozneje uporabljeni za PS3, Xbox 360, Wii in Wii U. Vendar pa sta Sony in Microsoft za PS4 in Xbox One šla k AMD, da bi ustvarila prilagojen čip x86 za svoje nove konzole. Trenutna generacija PS5 in Xbox Series X/S prav tako uporabljata čipe AMD, kot tudi ročni igralni računalniki, kot sta Steam Deck in ROG Ally.

Prihodnost x86 in izzivi, s katerimi se sooča

Medtem ko tako Intel kot AMD uporabljata x86 in sta si zelo velika tekmeca, obstajajo drugi izzivalci, ki si prizadevajo zriniti x86 na splošno. Pravzaprav obstaja veliko različnih ISA-jev, vendar sta dve najpomembnejši alternativi x86 Arm in RISC-V, ki želita odstraniti hegemonijo x86 nad osebnimi računalniki in strežniki. In tu ne govorimo le o dveh podjetjih, ampak o stotinah.

Čeprav sta Arm in RISC-V zelo različna in sta tudi v intenzivnem rivalstvu, oba partnerskim podjetjem ponujata osnovno zasnovo CPU, ta podjetja pa lahko v zameno izdelujejo lastne procesorje, ki uporabljajo te ISA. Pomembni proizvajalci čipov Arm vključujejo Apple (ki je pred kratkim prešel z Intela na lastne procesorje Arm za svoj silicij), Samsung in Google. Medtem se RISC-V večinoma uporablja v industrijskih aplikacijah in kot spremljevalni procesorji v napravah, kot so FPGA in trdi diski, čeprav ima RISC-V ambicije za celoten trg procesorjev.

Če želita Arm in RISC-V izzvati Intel in AMD v svojih trdnjavah za osebne računalnike in strežnike, bo treba napisati novo programsko opremo, kar bo trajalo nekaj časa.

Ena ključna prednost, ki jo ima x86 pri vsem tem, je, da programska oprema x86 ne more delovati na procesorjih, ki niso x86. Če želita Arm in RISC-V Da bi izzvali Intel in AMD v njunih trdnjavah za osebne računalnike in strežnike, bo treba napisati novo programsko opremo, kar bo trajalo čas. Obstajajo rešitve, kot je Applova Rosetta 2, ki aplikacije x86 sproti prevaja v Arm, vendar ni popolna. Težava pri uvedbi novega ISA v že razvit ekosistem strojne in programske opreme je pravzaprav ista stvar, ki je uničila Intelove načrte za pametne telefone.

x86 je v dveh desetletjih bolj ali manj nespremenjen, zadnja večja posodobitev pa je AMD-jeva 64-bitna razširitev. Vendar je Intel predlagal zamisel, da bi izrezal vse ne-64-bitne stvari v x86, da bi ustvaril pogojno imenovano arhitekturo x86S. To bi teoretično povzročilo boljšo zmogljivost in učinkovitost, in čeprav je bila leta 2003 brez 32-bitne podpore slaba ideja, je danes skoraj vsa strojna oprema 64-bitna.

Težko je reči, kaj se bo zgodilo z x86 in ali bo dolgoročno izgubil proti Armu in RISC-V, še naprej prevladoval v osebnih računalnikih in strežnikih ali se celo preoblikoval, da bi premagal tekmece. Ne glede na to, kaj bo prinesla prihodnost, je gotovo, da bo trajalo veliko časa, da se zgodi kaj novega. x86 bo ostal, vsaj zaenkrat.