x86

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

x86 on yleinen nimi Intelin kehittämälle ja valmistamalle suoritinarkkitehtuurille. Intel ei kuitenkaan ole arkkitehtuurin ainoa valmistaja vaan myös esimerkiksi Zilog, AMD ja VIA ovat valmistaneet x86-arkkitehtuurin mukaisia suorittimia.

Kaikki IBM PC:ksi nimetyn henkilökohtaisen tietokonearkkitehtuurin mukaiset tietokoneet käyttävät x86-arkkitehtuurin mukaisia suorittimia.

Nimityksen historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Intel valmisti aikoinaan sarjan suorittimia, joiden nimenä käytettiin 86-loppuista numerosarjaa. Näitä suorittimia olivat muun muassa 8086, 80186, 80286, i386 ja i486.

IBM PC -yhteensopiviksi nimetty henkilökohtainen tietokonearkkitehtuuri syntyi IBM:n kehittäessä Intelin 8086-suorittimen pohjalle henkilökohtaisen, yhdelle käyttäjälle tarkoitetun tietokoneen. Tämä IBM PC tuli markkinoille kilpailemaan Apple:n ja Commodore:n kanssa PC-markkinoista.

Tekniikkaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yhteisiä piirteitä x86-arkkitehtuurin mukaisessa suorittimessa ovat peruskäskykanta, rekisterit ja segmentoitu muistiarkkitehtuuri. Suunnittelussa on ollut periaatteena, että vanhemman sukupolven suorittimelle kirjoitetut ohjelmat toimivat uudemmissakin suorittimissa sellaisenaan.

AMD:n K8 prosessoriarkkitehtuuri toi mukanaan laajennuksia X86 -arkkitehtuuriin.[1] K8 lajensi X86 -arkkitehtuurin 64 -bittiseksi.[2] Laajennuksen etuina ovat AMD:n kannalta se että 32 -bittisellä alustalla tehdyt ohjelmistot toimivat myös AMD:n 64 -bittisellä Sledgehammeriksi kutsutulla alustalla.[3] Sledgehammerissa siruilla on 32- ja 64- bittiset data- ja osoitetoiminnot.[4] x86 - 64 -arkkitehtuuri kykenee hyödyntämään Lightning data transport -väylää jolloin AMD:n mukaan I/O -kaistanleveys on 6,4 gigatavua jokaista I/O -liitäntää kohti.[5]

Intelin alkuperäiset x86-suorittimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1972 Intel toi markkinoille ensimmäisen 8-bittisen mikrosuorittimen 8008. Seuraavana vuonna tuli parannettu versio 8080, joka on tunnetuin toisen sukupolven mikrosuoritin, ja 1976 edelleen parannettu versio 8085.

1978 Intel pyrki jättämään kilpailijat taakseen siirtymällä 16-bittiseen suorittimeen julkistamalla mallin 8086. Se oli 10 kertaa nopeampi kuin 8080. 8087-liukulukulaskentayksikköä käytetään suorittimen rinnalla matemaattisiin laskutoimituksiin. Tiedonkäsittely ja -siirto tapahtuvat 16-bittisin sanoin. Suorittimen muistiavaruus on yksi megatavu, joka on jaettu 64 kilotavun segmentteihin. Tämä suoritin on käskykannaltaan pääosin yhteensopiva 8080-mallin kanssa.

8088 on kehitetty 8086-mallista kustannusten säästämiseksi. Siinä tiedonsiirto suorittimen ulkopuolella tapahtuu 8-bittisinä tavuina, mutta käskykannaltaan yhteensopivana suoritin tunnistaa kuitenkin kaikki 8086-suorittimen käskyt, eikä ohjelmoijan tarvitse tietää kumpi suoritin on käytössä. 8-bittinen ulkoinen dataväylä mahdollisti halvempien oheiskomponenttien käytön, mutta teki suorittimesta hitaamman.

1982 Intel toi markkinoille 16-bittisen 80186-suorittimen (ja 8-bittisen 80188-suorittimen). Tähän suorittimeen on yhdistetty toiminnot, jotka 8086-suorittimella vaativat 15 ylimääräistä mikropiiriä. Ohjelmallinen yhteensopivuus vanhempiin suorittimiin säilytettiin, mutta sen lisäksi suorittimeen sisällytettiin muutama uusi suoritinkäsky. 80187-mallia käytettiin 80186-suorittimen rinnalla matemaattisten laskutoimitusten nopeaan suorittamiseen.

1982 esitellyn 80286:n (matematiikkasuoritin 80287) ympärille IBM rakensi siihen asti kehittyneimmän tietokonemallinsa IBM AT:n 1984. Tässä suorittimessa on toimintoja, jotka sallivat parannetun muistinhallinnan ja ohjelmien moniajon. Muistiavaruus on 16 megatavua ja näennäismuistia yksi gigatavu. Parannuksista huolimatta muistinhallinta oli kuitenkin edelleen hankalaa, koska suorittimen rekisterit olivat kapeampia kuin koneen osoiteväylän leveys.

Mallista 80386 lähtien Intel luopui asteittain alkuliitteestä 80 ja otti sen tilalle käyttöön kirjaimen i erottautuakseen kilpailijoistaan.

80386 eli i386 (matematiikkasuoritin i387, ns. x87) on 80286-suorittimen laajennus, jossa rekisterien ja osoiteväylän ja laskentayksiköiden leveys on 32 bittiä. Muistiavaruus on 4 gigatavua, eikä segmentointia enää välttämättä tarvitse käyttää, mikä helpotti huomattavasti suurten ohjelmien sekä modernien käyttöjärjestelmien tekemistä suorittimelle.

i486 on 386-mallin nopeampi versio. Matematiikkasuoritin on ensimmäistä kertaa integroitu samaan piiriin perussuorittimen kanssa. 486 oli ensimmäinen liukuhihnoitettu x86-suoritin, ja liukuhihnansa ansiosta se pystyi aloittamaan uusien käskyjen suorittamisen selvästi useammin kuin 80386, jossa käskyjen välillä meni aina useampi kellojakso.

Intelin uudet x86-suorittimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kilpailun lisääntyessä tuli tärkeäksi kyetä suojaamaan suorittimien nimet kilpailijoiden kopioinnilta. Numerosarjoja ei kuitenkaan voi suojata tavaramerkein. Sekä Intel että kilpailijat alkoivat käyttää seuraavissa suoritinsukupolvissa tavaramerkein suojattuja nimiä.

Intelin uuden sukupolven suorittimien tuotemerkiksi tuli Pentium. Intel viittaa nykyään 32-bittiseen x86-arkkitehtuuriin nimellä IA-32. Se on lyhenne sanoista Intel Architecture, 32-bit. Pentium-suorittimetkin ovat ohjelmallisesti yhteensopivia alkuperäisen 8086-suorittimen kanssa, mutta lisäksi on olemassa suuri joukko uusia, suorittimen toimintaa tehostavia ohjelmakäskyjä.

AMD:n x86-suorittimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

AMD on viime vuosina kilpaillut ankarasti henkilökohtaisten tietokoneiden suoritinmarkkinoilla. AMD K6-suorittimesta lähtien AMD:n suorittimet ovat olleet kilpailukykyisiä Intelin tehokkaimpien suorittimien kanssa ja hetkittäin tehokkain x86-suoritin on ollut AMD:n valmistama.

AMD:n x86-suorittimia ovat:

Muiden valmistajien x86-suorittimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Cyrix suunnitteli alun perin Intel-yhteensopivan mutta nopeamman matematiikkaprosessorin, mutta myöhemmin alkoi suunnitella kokonaisia suorittimia. 486- ja Pentium-aikakausina Cyrix suunnitteli ja valmistutti suorittimia, jotka olivat huomattavasti Intelin vastaavia halvempia, mutta vain hiukan hitaampia. Cyrix poistui markkinoilta kun VIA osti sen. Tunnetuin Cyrix-prosessori oli Cyrix 6x86 vuodelta 1995.

Myös VIA valmistaa pienen sähkönkulutuksen suorittimia, joissa on x86-arkkitehtuuri. VIA on tunnetumpi henkilökohtaisten tietokoneiden suorittimien ohjeispiirien valmistajana. VIA:n prosessorit perustuvat pääosin IDT-nimisen firman Winchip-piireihin, VIA:n ostettua IDT:n Centaur-nimisen prosessoriosaston.

AMD osti 1996 x86-arkkitehtuurin mukaisia suorittimia valmistaneen NexGen-yritysen. Tunnetuin NexGen-yrityksen suoritin oli Nx586 vuodelta 1995.

Jo 1970-luvulla Intelin kanssa kilpaili Zilog-nimisen yrityksen valmistama 8080 suorittimen parannettu versio Z80. Zilog myy yhä samaa prosessoria pienten sulautettujen sovellusten tarpeisiin.

NEC valmisti aikoinaan 8088- ja 8086-yhteensopivia suorittimia, mm. nimillä V20 ja V30. NEC:in valmistamat mallit olivat n. 30 % Intelin vastaavia nopeampia.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]