Четверг, 13 июня, 2024

Процессоры Intel x86 не были лучшими. Но как они стали стандартом во всех компьютерах и ноутбуках?

Если вы используете компьютер или ноутбук, он почти гарантированно имеет внутри процессор линейки Intel 808x или аналог от AMD. Господство микропроцессоров архитектуры Intel началось в 1978 году, когда IBM выбрала Intel 8088 для своего первого персонального ПК. Но это сегодня альтернативы процессорам архитектуры х86 в ПК почти нет. Тогда же у Intel 8088 было несколько конкурентов, и они имели все шансы стать таким же стандартом в индустрии компьютеров.

В те времена существовала большая тройка полупроводниковых компаний — Fairchild, Motorola, Texas Instruments. Они соревновались в том, кто первый перейдет от биполярных транзисторов на МОП-транзисторы. Последние требовали совсем других технологий для производства, и поэтому стартапы, включая Intel, продвигались быстрее.

На тот момент было понятно, что эволюцию процессоров двигать программное обеспечение. В Texas Instruments надеялись стать лидером в создании подходящих процессоров общего назначения и задать индустриальный стандарт. Это была амбициозная цель, ведь компании нужно было сначала догнать возможности 8-разрядный Intel 8080, а затем первой выпустить 16-битный чип.

Стратегия Texas Instruments для 16-битного чипа была простой и понятной: одна компания, одна компьютерная архитектура. Такой подход породил процессор TMS9900.

Разработчики знали, что для создания TMS9900 и его военной версии SBP9900 на биполярных транзисторах требует времени и прогнозировали, что чип не будет готов ни в 1975, ни в 1976. Поэтому в подразделении, занимался МОП-транзисторами, решили скопировать Intel 8080A, чтобы вывести хоть что-то на рынок. Затем планировалось запустить оригинальный 8-битный чип TMS5500. Только после этого состоялся бы переход на 16-битный TMS9900.

Процессор TMS9900 удалось выпустить в 1976 году, но даже после этого он имел несколько больших проблем. Во-первых, не было совместимых с ним 16-битных периферийных чипов. Последние занимаются обработкой данных с накопителей, коммуникационных интерфейсов и тому подобное. Во-вторых, архитектура 9900 имела лишь 16 бит логического адресного пространства-столько же как 8-битные процессоры того времени. В-третьих, конкуренты при переходе на процессоры архитектуры Texas Instruments оказывались в невыгодном положении.

Отсутствие 16-битных периферийных чипов решили, добавив в TMS9900 порт на 8 бит. Это позволило подключать к TMS9900 большое количество существующих периферийных чипов, предназначенных для 8-битных процессоров. Но это убило главное преимущество 16-битного процессора – его скорость, поскольку при работе с 8-битной периферией скорость работы падала вдвое.

Intel также разрабатывала собственный 16-битный процессор под названием 8086, который представили в апреле 1978 года. Отсутствие 16-битной периферии решили тем же способом – добавлением 8-битного порта. Так появился процессор Intel 8088, который тоже был медленнее 8086. Но у чипа Intel было преимущество над чипом Texas Instruments – 20-битный логический адресное пространство вместо 16-битного. Чип Intel благодаря этому мог работать с одним мегабайтом оперативной памяти, тогда как TMS9900 поддерживал до 64 килобайт.

В это же время собственные 16-битные процессоры общего назначения представила Motorola. Ее чип 68000 был наиболее интересным, ведь при 16 контактах он имел внутреннюю 32-битную архитектуру, способную адресовать 24 бита логического адресного пространства.

Также компания Zilog, которая создала популярный 8-битный процессор Z80, объявила о разработке 16-битного Z8000.

Борьба за IBM

В конце 70-х годов среди разработчиков процессоров начали распространяться слухи, что IBM работает над неким секретным проектом, который требует 16-битного процессора. Им занималось подразделение IBM у Boca Raton, которое впоследствии стало подразделением Entry Systems Division.

Директор IBM Джон Опел понял, что персональные компьютеры являются будущим и машины от Apple, Commodore, Radio Shack, Texas Instruments и других производителей угрожают компьютерном бизнеса IBM. Группа Boca Raton получила задачу создать персональный компьютер IBM.

Разработчики первого ПК IBM получили полную свободу: они могли выбирать любых поставщиков программного и аппаратного обеспечения. Единственным условием было то, что машина должна была иметь логотип IBM и пройти проверку качества. Это сделало систему «открытой» и сформировало компьютерный мир таким, каким он является сегодня.

Ожидалось, что безусловным выбором процессора для ПК IBM будет Motorola 68000 (он же 68K). Он предлагал лучшие характеристики на бумаге. Также он использовал порядок адресации байтов Big Endian, как другие машины IBM. Конкуренты, включая Intel, использовали Little Endian. Конвертация одного порядка в другой в реальном времени была трудной задачей для тогдашних процессоров.

Почему Intel победила

Чип Motorola 68K был идеальным выбором для IBM PC, однако он не был готов. А вот Intel 8088 несмотря на все свои минусы уже выпускался в больших масштабах. Это было критически, поскольку отдел качества IBM требовал несколько тысяч единиц для проведения тестов и измерения характеристик продукции.

Фактически, в группы Boca Raton для IBM PC было два кандидата – чип Intel и чип Texas Instruments. Оба не были идеальны, по сравнению с решением Motorola. При этом чип Intel был чуть лучше чип от Texas Instruments.

Что у Texas Instruments

В Texas Instruments решили не выбрасывать TMS9900 после провала с IBM PC. Компания запланировала выпустить домашний компьютер на его основе. Разработкой этой машины занималась объединенная группа специалистов, часть из которых ранее создавала игровую консоль, а другая часть – персональный компьютер.

Финальный гибрид получился плохо подходившим как для игр, так и для работы. Машина TI-99/4 появилась в продаже в 1979 году, а в 1981 году вышел его преемник TI-99/4A. В целом они продались тиражом в 2,8 млн единиц, большинство из которых несли существенный ущерб Texas Instruments. Компания ушла с рынка домашних компьютеров в 1984 году.

IBM PC сформировал современный компьютерный мир

Архитектура Intel 8086 эволюционировала и преодолела многие недостатки, которые были в первых процессоров. Эти чипы все еще остаются Little Endian, но мощности уже давно достаточно, чтобы на это не обращать внимания.

Компьютер IBM PC, Microsoft также сделал главным игроком на рынке программного обеспечения для персональных ПК. Это произошло в тот же способ, что и с процессором – продукт Microsoft был уже готов, а запланированная в IBM операционная система еще находилась в разработке.

В IBM хотели выбрать открытое 16-битное расширение популярной операционной системы CP/M, которая была создана компанией Digital Research. Группа IBM Boca Raton понимала мощные возможности, которые открывает CP/M и поэтому попросили у Digital Research создать версию CP/M-86.

Позже в процессе Microsoft представила MS-DOS, которая также уже была готова. Так мир персональных компьютеров получил главную архитектуру и программное обеспечение для нее на десятилетия вперед.

Intel может уступить ARM

В ближайшие годы также может состояться грандиозный сдвиг на рынке персональных компьютеров. Традиционные процессоры x86 имеют одно несомненное преимущество – большую мощность. Но в эру мобильных гаджетов это не главный бонус. Мобильные гаджеты нуждаются в высокой автономности, поддержке современных стандартов связи, постоянном онлайн-подключении.

Такие возможности предоставляют процессоры архитектуры ARM. Они были значительно слабее процессоры х86, но имели большую автономность и поэтому они прочно закрепились в сегменте мобильной электроники – смартфонах, часах, датчиках, плеерах и тому подобное.

В 2020-х годах на ARM также могут перейти и большие компьютеры. Apple объявила о переходе с процессоров Intel на чипы ARM в своих ноутбуках и ПК начиная с 2021 года. Microsoft также разрабатывает Windows 10, которая работает на архитектуре ARM. А еще в 2020 году самым мощным суперкомпьютером в мире стал Fugaku на чипах ARM.

По материалам IEEE Spectrum

Євген
Євген
Евгений пишет для TechToday с 2012 года. По образованию инженер,. Увлекается реставрацией старых автомобилей.

Vodafone

Залишайтеся з нами

10,052Фанитак
1,445Послідовникислідувати
105Абонентипідписуватися