Сорок лет назад компания Intel представила микропроцессор, давший жизнь архитектуре x86, которая лежит в основе большинства выпускаемых и сегодня персональных компьютеров.
Выпуск в 1978 году микропроцессора Intel 8086 стал переломным моментом для персональных компьютеров. ДНК этого чипа до сих пор можно обнаружить в любом ПК – Windows, Mac или Linux – включая, вероятно, и тот, который вы используете сейчас при чтении этой статьи (Статья впервые была опубликована в PC World десять лет назад, 17 июня 2008 года. — Прим. ред.). Именно это помогло Intel из одного из многих производителей чипов превратиться в крупнейшую в мире компанию.
Но самое удивительное в феноменальном успехе 8086 – те весьма скромные ожидания, возлагавшиеся на него в момент, когда он впервые был представлен. История революционного микропроцессора – классический пример того, чего способна добиться небольшая команда подающих надежды инженеров, которой предоставлена свобода выбора инновационных путей развития.
В момент начала разработки процессора 8086 в мае 1976 года руководство Intel не могло даже представить себе, какое огромное влияние она окажет на развитие всей отрасли. Этот проект рассматривался как проходной и незначительный. Основные надежды возлагались на радикально иной и значительно более сложный процессор 8800 (его выпустили позднее под названием iAPX 432). В эпоху, когда большинство чипов были 8-разрядными, 8800 призван был совершить скачок к 32-разрядным вычислениям. Его возможности многозадачной обработки и схемы управления памятью, встроенные прямо в центральный процессор, позволяли существенно уменьшить объем программного кода операционных систем.
Но ход проекта 8800 был сопряжен с серьезными трудностями. Инженерам Intel пришлось столкнуться с многочисленными задержками, поскольку сверхсложную конструкцию трудно было реализовать на базе доступных тогда технологий. Но и на этом проблемы Intel не закончились – ее обошла компания Zilog, основанная бывшими инженерами Intel. Ей удалось быстро выйти на рынок микропроцессоров среднего уровня с моделью Z80. Процессор, выпущенный в июле 1976 года, представлял собой расширенный клон весьма успешного Intel 8080 – чипа, который положил начало революции персональных компьютеров. И Intel необходимо было дать ответ на демарш Z80.
Пришествие архитектора
Руководители Intel сохраняли веру в 8800, но им требовалось как-то ответить на угрозу со стороны Zilog. Они обратились к Стивену Морсу – 36-летнему инженеру, который произвел на всех глубокое впечатление своим критическим исследованием конструкционных недостатков процессора 8800. Решено было поручить Морсу проектировать 8086 в одиночку.
«Если бы в Intel только могли представить, сколько поколений переживет эта архитектура, сохраняющая свою актуальность и в сегодняшних процессорах, ее проектирование никогда не доверили бы всего одному человеку», – вспоминал Морс.
.jpg) |
Главным проектировщиком 8086 стал Стивен Морс
Источник: Intel |
Выбор Морса в качестве автора проекта удивлял и по другой причине. Он был инженером-программистом. Ранее проектирование центральных процессоров в Intel считалось исключительной прерогативой специалистов по аппаратной части.
«На процессор впервые столь пристально посмотрели с точки зрения программного обеспечения, – заметил Морс. – Вопрос заключался не в том, какой функционал удастся реализовать в отведенном пространстве, а в том, какие функции нам нужны для того, чтобы сделать программы более эффективными. Подход, ориентированный на программное обеспечение, позволил совершить революцию в отрасли».
Впрочем, хотя Морс и считал проект 8086 своим, он все же привлек помощников. В его команду вошли и другие сотрудники Intel, в том числе Билл Полман, Джим Маккевитт и Брюс Рэвенел. Все они внесли существенный вклад в вывод 8086 на рынок летом 1978 года.
Если не считать нескольких основных требований – обеспечения совместимости с программными средствами, написанными для популярного чипа 8080, и адресации 128 Кбайт памяти – руководство Intel не вмешивалось в работу Морса.
«Поскольку никто не ожидал, что эта архитектура проживет долго, никаких барьеров на моем пути не воздвигалось, и я был волен делать то, что хотел», – вспоминал он.
Вялый старт
Выпуск творения Морса едва ли мог произвести фурор в компьютерном мире. Рынок персональных компьютеров был насыщен типовыми бизнес-машинами на базе процессора Z80 и операционной системы CP/M, считавшейся в конце 1970-х наиболее актуальной. Процессор 8086 впервые появился в нескольких ничем не примечательных ПК и терминалах. На первых порах ему удалось закрепиться на рынке портативных компьютеров (в форме 80C86). Затем был освоен сегмент микроконтроллеров и встроенных приложений. Особого упоминания заслуживает программа космических шатлов НАСА, в которой чипы 8086 применялись для управления диагностическими тестами твердотопливных ракетных ускорителей. (Космическое агентство в поисках этих процессоров до сих пор скупает на eBay электронные реликты.)
В марте 1979 года Морс покинул Intel. А затем произошел ряд на первый взгляд незаметных событий, сделавших в конечном итоге микропроцессор 8086 отраслевым стандартом.
.jpg) |
Intel 8086 стал родоначальником стандарта микропроцессорной архитектуры микропроцессоров для ПК
Источник: Intel |
Буквально через несколько недель после ухода Морса компания Intel представила процессор 8088, который сам Морс называл «кастрированной версией 8086», испортившей его 16-разрядную архитектуру. Поскольку многие системы в то время оставались 8-разрядными, 16-разрядные данные в 8088 передавались за два 8-разрядных цикла, что делало процессор совместимым с 8-разрядными системами.
Двумя годами позже корпорация IBM приступила к разработке модели 5150 – своего первого ПК, состоявшего исключительно из недорогих стандартных компонентов. Это была совершенно новая для корпорация концепция: прежде она делала ставку только на проприетарные, свои собственные технологии, решительно отвергая все остальное.
Очевидно, что стандартная система требовала стандартного микропроцессора. Но что лучше выбрать? В IBM решили, что новой машине нужен 16-разрядный процессор, и сузили масштабы выбора до трех кандидатов: Motorola 68000 (мощный 16-разрядный процессор, ставший сердцем первого Macintosh), Intel 8086 и его урезанного собрата Intel 8088.
По словам Дэвида Брэдли, входившего в состав команды разработчиков IBM, корпорация исключила из рассмотрения чип Motorola, поскольку в IBM на тот момент были лучше знакомы с процессорами Intel и чувствовали себя с ними более уверенно. Чашу весов склонило еще и наличие у Microsoft готового для 8086 интерпретатора BASIC, в котором использовался тот же самый код, что и в программном обеспечении для 8088.
Таким образом, выбрать предстояло между 8086 и 8088. В конечном итоге на решение повлияла простая экономия на количестве микросхем. В IBM выбрали 8088, поскольку это позволило построить более дешевую машину, использующую меньше модулей ПЗУ и меньше оперативной памяти.
Впрочем, по сути, это ничего не меняло: оба процессора Intel были построены на основе одного и того же кода 8086, написанного Стивеном Морсом.
От чипа к стандарту
Как же коду 8086 удалось получить статус отраслевого стандарта? Причиной всему стала важная роль, отводившаяся машине IBM 5150. В начале 80-х отрасль ПК напоминала Восточную Европу после падения Советского Союза – разделенные республики, пытавшиеся двигаться в разных направлениях. Множество производителей предлагало десятки различных компьютерных платформ. Несовместимость компьютерных систем вызывала недовольство у пользователей, которые хотели переносить программное обеспечение, аппаратные компоненты и периферийные устройства с одной машины на другую.
Но постепенно разрозненные части вселенной ПК стали собираться на орбите вокруг 5150. Одна из главных причин такого успеха заключалась в самом имени IBM. Бренд этот был куда лучше известен покупателям по сравнению с конкурирующими с ним Radio Shack и Apple. Вопрос ставился так: «Хотите ли вы купить компьютер у International Business Machine или у фирмы, названной по имени фрукта?»
А поскольку IBM использовала стандартные компоненты, другие компании могли выпускать клоны ее компьютеров, чем, собственно, они и занялись.
Архитектура IBM PC быстро заняла доминирующее положение, а компания Intel не преминула извлечь выгоду из этого, предлагая улучшенные версии 8086: сначала 80186, а затем 80286, 80386, 80486, Pentium и т.д. вплоть до современных моделей. Вследствие общей нумерации первых процессоров все семейство получило собирательное название 'x86', сохранив его и после появления торговых марок Pentium, Celeron и Centrino. Другие производители процессоров вскоре присоединились к Intel. Компании AMD, Cyrix, NEC и даже сама IBM представили собственные совместимые с x86 процессоры, что сделало архитектуру x86 фактическим стандартом ПК.
В нужном месте в нужное время
По словам Морса и Брэдли, наша нынешняя зависимость от x86 объясняется по большей части случайностью. «Мне выпала удача оказаться в нужном месте в нужное время, – указал Морс. – В ту пору свой процессор мог бы разработать любой подающий надежды инженер. Возможно, у этого чипа был бы принципиально иной набор инструкций, и все нынешние ПК строились бы на основе этой архитектуры».
"Если бы IBM выбрала для IBM PC микропроцессор Motorola 68000, как хотели некоторые, сегодня мы вместо тандема Wintel имели бы WinOla», – иронизирует Брэдли.
Истинная сила архитектуры x86 заключалась не в каких-то особенных операционных кодах, заставляющих процессор работать, а в том, что он появился в момент принятия общего компьютерного стандарта. Чип 8086 проложил дорогу к быстрому и ощутимому прогрессу в скорости вычислений, объеме обрабатываемых данных и соотношении между ценой и производительностью. Все это было вызвано жесткой конкуренцией сотен компаний, стремившихся улучшить одну и ту же вещь.
Скромный набор инструкций Морса по-прежнему лежит в основе практически любого современного процессора для ПК, начиная от Opteron и Athlon и заканчивая Core 2 Quad. Чтобы продемонстрировать на практике мощь стандарта x86, позволю себе напомнить следующее: любая программа, написанная в 1978 году на ассемблере для микропроцессора Intel 8086 в неизменном виде будет выполняться и на новейшем процессоре Intel Core 2 Extreme – только происходить это будет в 180 тыс. раз быстрее.
