X86

thumb|Intel 8086 processzor thumb|Intel Core 2 Duo - x86-kompatibilis 64 bites többmagos processzor thumb|AMD Athlon (korai változat) - egy másik, technikailag eltérő, teljesen kompatibilis x86-megvalósítás

Az x86 mikroprocesszorok utasításkészlet-architektúra szerinti sorozata,a mikroarchitektúrától és konkrét processzorok specifikus technikai és fizikai megvalósításától eltérően melynek első megvalósítása az Intel 8086-os processzora. A 8086-os 1978-ban jelent meg, az Intel korábbi 8 bites 8080-as processzorának teljesen 16 bites kiterjesztéseként és ennél vezették be a memóriaszegmentálást (szegmentált memóriacímzést) a 16 bites címzés korlátainak megkerülésére (a 16 bites processzorok 16 bites címbusza közvetlenül 64 KiB memória címzését teszi lehetővé, a szegmentált címzéssel nagyobb memória címezhető). Az x86 jelölés onnan ered, hogy a 8086-os processzor utódainak jelölése eleinte csak számokból állt és rendre „86”-ra végződött, az „x” csak a változó részt jelölte. Az x86 utasításkészlet sok bővítménnyel egészült ki az idők során, majdnem következetesen betartva a visszafelé-kompatibilitást.Az Intel 1993-ban a P5 Pentium márka megjelenésével elhagyta az „x86” jelölési rendszert, mivel számok nem jegyezhetők be védjegyként, ám ekkorra az x86 kifejezés már gyökeret vert a műszaki életben, a fordítóprogram-írók körében stb. Az Intelen kívül a Cyrix, az Advanced Micro Devices, a VIA és mások is gyártottak x86-alapú processzorokat.

A kifejezés nem ugyanazt jelenti, mint a „IBM PC-kompatibilitás”, mivel ez utóbbi több más hardverelemre is vonatkozik, valamint a beágyazott rendszerekben és általános célú számítógépekben jóval az IBM PC piac kialakulása előtt használták az x86 típusú processzorokat.példa: GRID Compass laptop

Mivel az „x86” kifejezés az Intel 80386 processzor megjelenése után terjedt el, általában a 80386-os 32 bites utasításkészletével való bináris kompatibilitást értik alatta. Ezt gyakran az x86-32 kitétellel hangsúlyozzák, vagy az „x32” használatával, az eredeti 16 bites „x86-16” vagy a 64 bites x86-64 változatoktól való megkülönböztetés céljából. Az Intel az IA-32 jelölést használja a 32 bites, az Intel 64 jelölést a 64 bites változatokra (korábban az EM64T vagy IA-32e jelöléseket is alkalmazta ugyanerre). Az AMD az AMD64 jelölést részesíti előnyben az x86-64-gyel szemben. Bár az újabb személyi számítógépekben és szerverekben alkalmazott x86-os processzorok legtöbbje rendelkezik 64 bites tulajdonságokkal, a régebbi rendszerekkel való kompatibilitási problémák elkerülése érdekében az x86-64 (vagy x64) kifejezést gyakran a 64 bites, a x86 kifejezést pedig a 32 bites szoftver jelölésére használják. Az IA-64 rövidítés egy másik Intel-architektúrára, az Itaniumra utal.

A 8086-os processzort ugyan elsősorban beágyazott rendszerekben való felhasználásra tervezték, válaszul a sikeres 8080-kompatibilis Zilog Z80 processzorra, az x86 vonal gyors fejlődésnek indult, számítási teljesítménye megnőtt és új képességekkel bővült. Manapság az x86 szinte mindenhol jelen van, az egy helyben álló és hordozható személyi számítógépek terén, de elterjedt a miniszámítógépek, illetve középméretű számítógépek (midrange computer) között is, és sok helyen felváltotta a kiszolgálókban és munkaállomásokban hagyományosan alkalmazott RISC processzorokat.

Az x86-alapú hardverhez nagyon sok szoftver készült, számos operációs rendszer támogatja, többek között a DOS, Windows, Linux, BSD, Solaris és Mac OS X.

A modern x86 viszonylag ritka a beágyazott rendszerek körében, az alacsony fogyasztású (pl. elemes) alkalmazások, háztartási eszközök, játékok köréből szinte teljesen hiányzik.A beágyazott rendszerek piacán 25-nél több utasításkészlet-architektúra van jelen, amelyek az ár, alacsony fogyasztás és a hardver egyszerűsége iránti igények miatt számban felülmúlják az x86-alapú rendszereket. Ezen a téren az egyszerű 8 és 16 bites architektúrák uralkodnak, bár léteznek 32 és 64 bites kialakítások is, pl. az x86-kompatibilis VIA C7, VIA Nano, AMD Geode, Athlon Neo és Intel Atom processzorokat felhasználják bizonyos viszonylag alacsony fogyasztást és árat igénylő szegmensekben.

Több kísérlet is volt az első egyszerű 8 bites processzortervektől kezdve „nem kifinomult” („elszabott”) x86 architektúra piaci túlsúlyának megdöntésére, még magától az Intel részéről is. Ezek példái az iAPX 432 (más néven Intel 8800), az Intel 960, Intel 860, és az Intel/Hewlett-Packard Itanium architektúra. Az x86 mikroarchitektúrák folyamatos finomítása, az elektronika és a félvezetőgyártás fejlődése azonban egyre nehezebbé tette az x86 leváltását az általa addigra elfoglalt területeken. Az AMD 64 bites kiterjesztése, amire az Intel azonnal a saját kompatibilis kialakításával válaszolt,"Time and again, processor architects have looked at the inelegant x86 architecture and declared it cannot be stretched to accommodate the latest innovations," said Nathan Brookwood, principal analyst, Insight 64. (…a processzortervezők időről időre szemügyre vették a nem elegáns x86 architektúrát és kijelentették, hogy nem lehet tovább nyújtani a legújabb innovációk befogadására…) és az x86 csipek skálázhatósága – ld. pl. nyolcmagos Intel Xeon és 12-magos AMD Opteron – azt példázza, hogy a kialakult ipari szabványok folyamatos továbbfejlesztése, finomítása képes ellenállni a teljesen új architektúrák megjelenésével járó kihívásoknak.Microsoft to End Intel Itanium Support(A Microsoft megszünteti az Itanium támogatását)

Időrend Az alábbi táblázat felsorolja a közismertebb x86 utasításkészletet használó, általános felhasználású processzorokat, generációk szerint csoportosítva, kiemelve az x86 történetének fontosabb eseményeit. A CPU-generációk nem végleges és élesen elhatárolt csoportok; minden generációt általában egy újabb mikroarchitektúra jellemez, amelyhez jelentősebb továbbfejlesztés, javítás, vagy nagyobb üzleti siker kapcsolódik.

generáció bevezetés ideje kiemelkedő márkák lineáris/fizikai címtér fontosabb jellemzők 1 1978 Intel 8086, Intel 8088 és klónjaik 16 bites / 20 bites (szegmentált) Az első x86 mikroprocesszorok. 1982 Intel 80186, Intel 80188 és klónjaik, NEC V20/V30 Gyors címszámító hardver, gyors mul/div utasítások stb. 2 Intel 80286 és klónjai 16 bites (30 bites virtuális) / 24 bites (szegmentált) MMU, a védett mód és nagyobb címtartomány kezelésére. 3 (IA-32) 1985 Intel 80386 és klónjai, AMD Am386 32 bites (46 bites virtuális) / 32 bites 32 bites utasításkészlet, memórialapozást támogató MMU. 4 (FPU) 1989 Intel 80486 és klónjai, AMD Am486/Am5x86 RISC-szerű futószalag-technika, integrált x87 FPU (80 bites), lapkán elhelyezett cache. 4/5 1997 IDT/Centaur-C6, Cyrix III-Samuel, VIA C3-Samuel2 / VIA C3-Ezra (2001), VIA C7 (2005) Sorrendi (in-order) végrehajtás, integrált FPU, néhány modellben belső L2 cache, MMX, SSE. 5 1993 Pentium, Pentium MMX, Cyrix 5x86, Rise mP6 Szuperskalár, 64 bites adatbusz, gyorsabb FPU, MMX (2×32 bit). 5/6 1996 AMD K5, Nx586 (1994) Mikroutasítás-fordítás. 6 1995 Pentium Pro, Cyrix 6x86, Cyrix MII, Cyrix III-Joshua (2000) mint fent / fizikailag 36 bites (PAE) Mikroutasítás-fordítás, feltételes move utasítások, sorrenden kívüli végrehajtás (out-of-order execution), regiszter-átnevezés, spekulatív végrehajtás, PAE (Pentium Pro), tokon belüli L2 cache (Pentium Pro). 1997 AMD K6/-2/3, Pentium II/III L3-cache támogatás, 3DNow!, SSE (2×64 bit). 2003 Pentium M, Intel Core (2006) Alacsony TDP-re optimalizálva (kis hőtermelés). 7 1999 Athlon, Athlon XP Szuperskalár FPU, három utasításdekóder, akár három x86-utasítás órajelütemenként. 2000 Pentium 4 Hosszú futószalag, magas órajel, SSE2, Hyper-threading. 7/8 2000 Transmeta Crusoe, Efficeon VLIW felépítés, emulált x86 utasításvégrehajtás, lapkára épített memóriavezérlő. 2004 Pentium 4 Prescott 64 bites / fizikailag 40 bites az első AMD implementációban Nagyon hosszú futószalag, nagyon magas órajel, SSE3, a 64 bites lehetőségek csak LGA775 foglalattal elérhetők. 2006 Intel Core 2 64 bites (integer CPU), kis fogyasztás, többmagos, alacsony órajel, SSE4 (Penryn). 2008 VIA Nano Sorrenden kívüli végrehajtás, szuperskalár, 64 bites (integer CPU), hardveresen támogatott titkosítás, nagyon kis fogyasztás, adaptív teljesítményszabályozás. 8 (x86-64) 2003 Athlon 64, Opteron x86-64 utasításkészlet (CPU fő integer mag), lapkára integrált memóriavezérlő, HyperTransport. 8/9 2007 AMD Phenom mint fent / fizikailag 48 bites az AMD Phenom-nál Monolitikus négymagos, SSE4a, HyperTransport 3 vagy QuickPath, natív memóriavezérlő, lapkára épített L3 cache, moduláris. 2008 Intel Core i3/i5/i7, AMD Phenom II Intel Atom Sorrendi végrehajtású de hosszú futószalagos, nagyon kis fogyasztás, egyes modellekben: 64 bites (integer CPU), lapkára épített GPU. 2011 AMD Bobcat, Llano Sorrenden kívüli végrehajtás, 64 bites (integer CPU), lapkára épített GPU, kis fogyasztás (Bobcat). 9 (GPU) 2011 Intel Sandy Bridge/Ivy Bridge, AMD Bulldozer and Trinity SSE5/AVX (4×64 bit), magas szinten moduláris felépítés, lapkára integrált GPU. 2013 Intel Larrabee Nagyon széles vektoros feldolgozóegység, LRBni utasítások (8×64 bit). 2014 Intel Haswell FMA3 utasítások.

Történet

Háttér

Az x86 architektúrát elsőként az 1978-ban kiadott Intel 8086-os processzorban használták. Ez egy teljesen 16 bites kialakítású processzor, melyet a korábbi 8 bites 8008 és 8080 processzorok alapján fejlesztettek ki. Bár a 8086-os binárisan nem kompatibilis elődeivel, a kialakítása (utasításkészlete) olyan, hogy lehetővé tette az ezekre a processzorokra (és a 8085-ösre, ami a 8080-as egy változata) írt assembly nyelvű programok egyszerű, mechanikus átalakítását a megfelelő 8086 assembly kódra, ami vonzó szoftvermigrációs útvonalat kínált az ügyfeleknek. Azonban a 8086-os 16 bites külső adatbusza a hardver jelentős mértékű áttervezésével, további bonyodalmakkal és költségekkel járt. Az akadály leküzdésére az Intel piacra dobta a közel azonos felépítésű 8088-as processzort, ami lényegében egy 8 bites külső adatbusszal felépített 8086-os volt, lehetővé tette az egyszerűbb nyomtatott áramkörök és egyszerűbb (1 bites) DRAM memóriacsipek használatát, továbbá könnyebben illeszkedett az akkoriban megállapodott, olcsó 8 bites rendszerekhez és perifériákhoz. Más, nem technikai tényezők mellett a fenti tulajdonságok nagy szerepet játszottak abban a döntésben, hogy az IBM új otthoni / személyi számítógépterveinek előkészítésekor a 8088-as processzort választotta ki a CPU szerepére, annak ellenére, hogy a Motorola, Zilog és National Semiconductor 16 bites processzorai és egyéb 8 bites processzorok is már korábban a piacon voltak. Az eredményül létrejött IBM PC lassan népszerűbb lett, mint a Z80-as processzoron alapuló CP/M rendszerek, az Apple II és más közkedvelt számítógépek, végül szinte a személyi számítógépek de facto szabványává vált. Ennek következményeként a 8088 és a rákövetkező hasonló architektúrájú processzorok átvették az uralmat a mikroprocesszor-piac nagy része fölött, a személyi számítógépeket kiszolgáló területen.

Az iAPX 432 és a 80286-os

A fejlett, ám nem kompatibilis, 32 bites Intel 8800 (azaz iAPX 432) piaci bukása szintén a másik processzorvonal felemelkedését segítette, körülbelül az eredeti IBM PC-k indulásával egy időben, 1982 elején; az iAPX 432 nem tudott versenyezni az új, gyorsabb és kompatibilis 80286-os (másként iAPX 286) processzorral. (A 80286-ossal egy időben megjelentetett 80186-os processzort a beágyazott rendszerek számára tervezték, egy másik nagyobb piaci szegmenst céloztak meg vele.) A 32 bites 8800-as bukása inkább a fejlettebb 8086-kompatibilis processzorok, pl. a 80386-os, fejlesztésére késztette az Intelt, ami a jól teljesítő 80286-os 32 bites kiterjesztése.

Más gyártók thumb|Az 1991-ben megjelent AMD Am386