Anatomia sukcesu x86

Pierwszy układ scalony

Pod koniec lat 50. ubiegłego wieku Jack Kilby, późniejszy laureat Nagrody Nobla z fizyki, w laboratoriach firmy Texas Instruments rozpoczął pracę nad integracją w jednym układzie kilku podzespołów elektronicznych. W lecie 1958 roku stworzył na bazie germanu konstrukcję pierwszego układu scalonego, którą zaprezentował 12 września 1958 roku zarządowi firmy, 6 lutego 1959 jego wynalazek został opatentowany. Mniej więcej w tym samym czasie układ scalony skonstruował także Robert Noyce z Fairchild Semiconductor.

Procesory można znaleźć nie tylko w pecetach i notebookach, ale też w zegarku, pralce, kuchence mikrofalowej, telefonie, GPS-ie, samochodzie. Poszczególne procesory mają inne architektury. Różnią się sposobem komunikacji, przetwarzania danych i wewnętrznymi instrukcjami.

Dwa główne modele przetwarzania danych to CISC i RISC. Procesory CISC (Complex Instruction Set Computing) przetwarzają złożone rozkazy, wykonywane często w kilku cyklach zegara. Zmniejsza to ich wydajność, ale upraszcza programowanie. Procesory RISC (Reduced Instruction Set Computing) korzystają z minimalnej liczby szybko wykonujących się rozkazów, które przy odpowiedniej konstrukcji procesora mogą być przetwarzane jednocześnie. Wymagają doświadczenia od programisty lub skomplikowanego kompilatora.

Technologię RISC wykorzystywały np. (do 2005 roku) procesory PowerPC w komputerach firmy Apple, a obecnie m.in. procesory Cell w konsolach PlayStation 3. Znajdujące się w naszych komputerach procesory z rodziny x86 początkowo były typowymi układami CISC. Z czasem wprowadzono do nich dekoder tłumaczący rozkazy x86 na proste mikrooperacje, pracujące według idei RISC. Dzięki temu architektura x86 stała się bardziej wydajna, a jej programowanie – znacznie prostsze. To m.in. pozwoliło jej zdominować świat.

Pierwszy mikroprocesor

Drogę do zbudowania mikroprocesora otworzyło stworzenie układu scalonego w 1958 roku (patrz ramka). Dziesięć lat później nad mikroprocesorami pracowały trzy konkurujące ze sobą firmy: Intel, Texas Instruments oraz Garrett AiResearch’s. Najwcześniej, bo w 1970 roku, ukończyła projekt firma Garrett, pracująca nad układem sterującym komputera do myśliwca Grumman F-14 Tomcat. Jednak informacje o nim opublikowano dopiero w 1997 roku.

Na rynku cywilnym 17 września 1971 Texas Instruments zaprezentował czterobitowy mikroprocesor TMS1802NC (przetwarzał dane w porcjach o wielkości 4 bitów). Miał posłużyć jako układ centralny nowego kalkulatora. I choć to firma TI otrzymała patent na mikroprocesor (U.S. Patent 3,757,306), wiele źródeł podaje, że pierwszym działającym mikroprocesorem był jednak układ Intel 4004, zbudowany 15 listopada 1971 r. Faktem jest, że od 1971 r. Intel płacił TI za prawa patentowe do mikroprocesora.

Mikrokomputerowa rewolucja

Protoplasta architektury x86 – Intel 4004 – powstał na zamówienie japońskiej firmy Busicom, która potrzebowała układów scalonych do programowalnych kalkulatorów.

Czterobitowy Intel 4004 składał się z 2300 tranzystorów i pracował z częstotliwością 740 kHz. Już w kwietniu 1972 roku zadebiutowała jego ośmiobitowa wersja – Intel 8008 (3300 tranzystorów, 800 kHz), korzystająca z kodu zbliżonego do x86. Oba mikroprocesory Intela otworzyły nowe rynki zbytu. Po raz pierwszy projektanci podzespołów elektronicznych otrzymali po przystępnej cenie programowalne układy o sporej mocy obliczeniowej. Wkrótce pojawiły się w sklepach wagi elektroniczne, maszynki do liczenia pieniędzy, systemy sterowania sygnalizacją świetlną, a także różnego typu kalkulatory.

Intel 8008 stał się prekursorem popularnej serii 8-bitowych układów Intel 8080 (1974 rok), które doczekały się licznych klonów. Grupa pracowników Intela odeszła z firmy, by założyć przedsiębiorstwo Zilog. Opracowano w nim mikroprocesor Z80 (1976 rok), bazujący na Intelu 8080 i zgodny z nim software’owo. Układy z serii Z80 wywołały na początku lat 80. mikrokomputerową rewolucję, zapoczątkowaną przez maszyny ZX80, ZX81 i przede wszystkim ZX Spectrum. Wtedy to tanie komputery zaczęły masowo trafiać do domowego użytkownika.