X86 คืออะไร?

แม้ว่าคุณอาจมี "x86" ในหน้าดาวน์โหลดสำหรับบางแอปหรือหน้าการตั้งค่าคอมพิวเตอร์บางหน้า แต่คุณอาจไม่ทราบแน่ชัดว่ามีอะไรนอกเหนือจากการเป็นคอมพิวเตอร์ เบื้องหลังนั้น ตัวละครทั้งสามตัวนี้เป็นหนึ่งในเสาหลักที่สำคัญที่สุดในโลกของคอมพิวเตอร์และซิลิคอนและมีมานานหลายชั่วอายุคน มันคือเหตุผลว่าทำไม CPU เดสก์ท็อปที่ดีที่สุด (และเท่านั้น) ทำโดย Intel และ AMD นี่คือประวัติความเป็นมาของสถาปัตยกรรม x86 และทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับสถาปัตยกรรมนี้

x86: สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งที่น่านับถือและมีความสำคัญอย่างยิ่ง

x86 คือสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง (ISA) ซึ่งเป็นการออกแบบส่วนประกอบพื้นฐานที่สุดของโปรเซสเซอร์ ISA เป็นปัจจัยสำคัญในประเภทของซอฟต์แวร์ที่สามารถทำงานบนโปรเซสเซอร์ได้ หากโค้ดสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก ด้วยวิธีดั้งเดิมหรือวิธีแก้ปัญหาที่ไม่มีประสิทธิภาพ (เช่น จำเป็นต้องใช้การบวกซ้ำแล้วซ้ำอีกแทนการคูณ) และสิ่งที่โปรเซสเซอร์ต้องรวมไว้เพื่อที่จะสร้างบน ISA เฉพาะ

สำหรับ x86 รายละเอียดทางเทคนิคไม่ได้มีความสำคัญมากนัก แต่บริษัทที่อยู่เบื้องหลัง x86 คือสิ่งที่ทำให้ ISA นี้มีความสำคัญมาก Intel พัฒนา x86 ISA ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 และสร้างอาณาจักรขึ้นมา (แม้ว่าจะผ่านมาบ้างแล้วก็ตาม) เสื่อมโทรมอย่างรุนแรงแล้ว) และจนถึงทุกวันนี้ Intel ยังคงสร้างซีพียู x86 ใหม่ล่าสุดโดยใช้ ISA ที่มีอายุเกือบ 50 ปี เก่า. AMD ซึ่งเป็นคู่แข่งสำคัญของ Intel ในด้านซีพียู ก็ผลิตโปรเซสเซอร์ x86 เช่นกัน และแม้ว่าในอดีต AMD จะมีขนาดค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับ Intel แต่ตอนนี้มีขนาดและความสำคัญที่เทียบเคียงได้

สิ่งสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับ ISA ก็คือซอฟต์แวร์ x86 สามารถทำงานบน CPU x86 ใดก็ได้ แม้ว่าจะแตกต่างออกไปจริงๆ ก็ตาม CPU ของ Intel และ AMD นั้นแตกต่างกันเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่ยังคงใช้สถาปัตยกรรม x86 จึงสามารถเรียกใช้ซอฟต์แวร์เดียวกันได้ คุณมักจะเห็นการออกแบบ CPU เช่น Raptor Lake และ Zen 4 ที่เรียกว่าสถาปัตยกรรม แต่ในทางเทคนิคแล้ว การออกแบบเหล่านี้เป็นสถาปัตยกรรมขนาดเล็ก เนื่องจากไม่ได้เกือบจะเป็นพื้นฐานเท่ากับ ISA

ประวัติโดยย่อของ x86

สถาปัตยกรรม x86 เปิดตัวพร้อมกับโปรเซสเซอร์ 8086 อันเป็นตำนานของ Intel โดยมีรุ่นที่ราคาถูกกว่าคือ 8088 ซึ่งขับเคลื่อนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลในตำนานของ IBM ในปี 1981 ความสำเร็จของซีพียู 8086 และ 8088 คือจุดเริ่มต้นที่ไม่เพียงแต่เป็นจุดเริ่มต้นความโดดเด่นด้านการประมวลผลของ Intel เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความแพร่หลายของ x86 ISA ด้วย AMD เริ่มผลิตชิป x86 เป็นครั้งแรกสำหรับ Intel เพื่อใช้ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล แต่ในที่สุด Intel ก็พยายามตัด AMD ออกจากภาพ ซึ่งนำไปสู่การต่อสู้ทางกฎหมายระหว่างทั้งสองบริษัท ในปี 1995 AMD ได้รับสิทธิ์ในการผลิตชิป x86 ของตัวเอง

เนื่องจากความต้องการของผู้บริโภค ธุรกิจ และองค์กรสำหรับคอมพิวเตอร์เพิ่มขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา ทั้ง Intel และ AMD ก็มีขนาดใหญ่ขึ้น เช่นเดียวกับความซับซ้อนของ CPU x86 สิ่งนี้สร้างช่องให้ AMD ท้าทาย Intel ด้วยการออกแบบซีพียูที่เหนือกว่า ในช่วงกลางทศวรรษ 2000 AMD ไม่เพียงแต่ครอบครองเดสก์ท็อปส่วนใหญ่เท่านั้น และตลาดเซิร์ฟเวอร์เกิดใหม่ แต่ก็ยังได้คิดค้นส่วนขยาย 64 บิตของ x86 (เรียกว่า AMD64 หรือ x86-64) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วทำให้สามารถจัดการจำนวนที่มากขึ้นได้ สิ่งนี้ได้ฆ่าชิปเซิร์ฟเวอร์ ISA และ Itanium 64 บิตใหม่ล่าสุดของ Intel หนึ่งใน CPU ที่แย่ที่สุดของ Intel เลยทีเดียว.

สิ่งสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับ ISA ก็คือซอฟต์แวร์ x86 สามารถทำงานบน CPU x86 ใดก็ได้ แม้ว่าจะแตกต่างออกไปจริงๆ ก็ตาม

ตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 2000 เป็นต้นมา โดยทั่วไปแล้ว Intel มีความสำคัญมากกว่า AMD แม้ว่าตั้งแต่ปี 2017 เป็นต้นมา AMD ก็ เพิ่มส่วนแบ่งการตลาดในพีซีและเซิร์ฟเวอร์อย่างต่อเนื่อง และตอนนี้ Intel ก็ไม่ได้มากขนาดนั้น ใหญ่กว่า นอกจากนี้ ทั้ง Intel และ AMD พยายามที่จะขยาย x86 ไปยังพื้นที่อื่นๆ เช่น คอนโซล โทรศัพท์มือถือ และอุปกรณ์ Internet of Things (IoT) เป็นเวลาหลายปีที่ Intel มุ่งเน้นเป็นพิเศษในการบุกเข้าสู่ตลาดสมาร์ทโฟน ซึ่งแต่เดิมถูกครอบงำโดย CPU ARM แต่ในที่สุดก็ล้มเหลวด้วยเหตุผลหลายประการ AMD ไม่ได้มีแผนจริงจังสำหรับโปรเซสเซอร์สมาร์ทโฟน

เกมคอนโซลอาจเป็นป้อมปราการเดียวที่ปลอดภัยสำหรับ x86 นอกพีซีและเซิร์ฟเวอร์ คอนโซลที่ขับเคลื่อนด้วย x86 ตัวแรกคือ Xbox ดั้งเดิมซึ่งใช้ CPU Pentium III แต่มันจะเป็นคอนโซล x86 เดียวในบางครั้ง ชิป PowerPC จาก IBM ถูกนำมาใช้กับ PS3, Xbox 360, Wii และ Wii U ในเวลาต่อมา อย่างไรก็ตาม สำหรับ PS4 และ Xbox One ทั้ง Sony และ Microsoft ไปที่ AMD เพื่อสร้างชิป x86 แบบกำหนดเองสำหรับคอนโซลใหม่ของพวกเขา PS5 และ Xbox Series X/S รุ่นปัจจุบันยังใช้ชิป AMD เช่นเดียวกับพีซีสำหรับเล่นเกมแบบพกพา เช่น Steam Deck และ ROG Ally

อนาคตของ x86 และความท้าทายที่ต้องเผชิญ

แม้ว่าทั้ง Intel และ AMD จะใช้ x86 และเป็นคู่แข่งกันอย่างมาก แต่ก็ยังมีผู้ท้าชิงรายอื่นที่พยายามกำจัด x86 โดยทั่วไป จริงๆ แล้วมี ISA ที่แตกต่างกันมากมาย แต่ทางเลือกที่สำคัญที่สุดสองทางสำหรับ x86 คือ Arm และ RISC-V ซึ่งทั้งสองทางต้องการรื้ออำนาจอำนาจของ x86 เหนือพีซีและเซิร์ฟเวอร์ และเราไม่ได้หมายถึงแค่สองบริษัทที่นี่ แต่หมายถึงหลายร้อยบริษัท

แม้ว่า Arm และ RISC-V จะแตกต่างกันมากและยังเป็นคู่แข่งกันอย่างดุเดือด ทั้งคู่เสนอการออกแบบ CPU ขั้นพื้นฐานให้กับบริษัทพันธมิตร และบริษัทเหล่านั้นก็สามารถสร้าง CPU ของตนเองโดยใช้ ISA เหล่านั้น ผู้ผลิตชิป Arm ที่มีชื่อเสียง ได้แก่ Apple (ซึ่งเพิ่งเปลี่ยนจาก Intel ไปเป็นโปรเซสเซอร์ Arm สำหรับซิลิคอน), Samsung และ Google. ในขณะเดียวกัน RISC-V ส่วนใหญ่จะใช้ในงานอุตสาหกรรมและเป็นโปรเซสเซอร์ร่วมในอุปกรณ์ เช่น FPGA และฮาร์ดไดรฟ์ แม้ว่า RISC-V มีความทะเยอทะยานสำหรับตลาด CPU ทั้งหมดก็ตาม

หาก Arm และ RISC-V ต้องการท้าทาย Intel และ AMD ในฐานที่มั่นของพีซีและเซิร์ฟเวอร์ จะต้องเขียนซอฟต์แวร์ใหม่ และนั่นจะต้องใช้เวลา

ข้อได้เปรียบหลักประการหนึ่งที่ x86 มีทั้งหมดนี้คือซอฟต์แวร์ x86 ไม่สามารถทำงานบน CPU ที่ไม่ใช่ x86 ถ้าอาร์มและ RISC-V ต้องการ เพื่อท้าทาย Intel และ AMD ในฐานที่มั่นของพีซีและเซิร์ฟเวอร์ จะต้องเขียนซอฟต์แวร์ใหม่และนั่นก็ต้องใช้เวลา เวลา. มีวิธีแก้ไขเช่น Rosetta 2 ของ Apple ซึ่งแปลแอปพลิเคชัน x86 เป็น Arm ได้ทันที แต่ก็ไม่สมบูรณ์แบบ ความยากลำบากในการแนะนำ ISA ใหม่ให้กับระบบนิเวศฮาร์ดแวร์-ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาแล้วนั้น แท้จริงแล้วเป็นสิ่งเดียวกับที่ทำให้แผนสมาร์ทโฟนของ Intel พัง

x86 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงไม่มากก็น้อยในรอบสองทศวรรษ โดยการอัปเดตหลักครั้งล่าสุดคือส่วนขยาย 64 บิตของ AMD อย่างไรก็ตาม Intel ได้เสนอแนวคิดในการตัดสิ่งที่ไม่ใช่ 64 บิตทั้งหมดใน x86 เพื่อสร้างสถาปัตยกรรม x86S ที่มีชื่อชั่วคราว สิ่งนี้จะส่งผลให้ประสิทธิภาพและประสิทธิผลดีขึ้นในทางทฤษฎี และถึงแม้ว่าการไม่รองรับ 32 บิตจะเป็นความคิดที่ไม่ดีในปี 2546 แต่ทุกวันนี้ฮาร์ดแวร์เกือบทั้งหมดเป็นแบบ 64 บิต

ยากที่จะบอกว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับ x86 และจะแพ้ให้กับ Arm และ RISC-V ในระยะยาว จะยังคงครองพีซีและเซิร์ฟเวอร์ต่อไป หรือแม้แต่เปลี่ยนแปลงตัวเองเพื่อเอาชนะคู่แข่ง ไม่ว่าอนาคตจะเป็นเช่นไร ก็แน่นอนว่าจะต้องใช้เวลานานก่อนที่สิ่งใหม่ๆ จะเกิดขึ้น x86 อยู่ที่นี่เพื่อคงอยู่ อย่างน้อยก็ในขณะนี้