Легендарному Intel 8086 исполнилось 30 лет

Выход микропроцессора Intel 8086 в 1978 году стал революционным событием для всей компьютерной промышленности. Какую бы операционную систему вы ни выбрали – Windows, Mac или Linux, – она управляет ПК с процессором на базе этой архитектуры.

В особенности она приглянулась NASA, которое по сей день использует ее для программы «Спейс-Шаттл» – чипы 8086 управляют диагностикой твердотопливных ускорителей. История успеха этого «камушка» – классический пример того, чего может добиться небольшая команда разработчиков, если ей предоставлена полная свобода действий.

Именно благодаря 8086-му Intel превратилась из рядового производителя микросхем в крупнейшую мировую корпорацию. Самый примечательный факт в «биографии» процессора 8086 – то, насколько малы были ожидания пользователей от электронной новинки.

В мае 1976 года, когда разработки процессора 8086 еще только начинались, топ-менеджмент Intel вряд ли представлял, насколько значительными окажутся результаты этой затеи. Тогда проект воспринимался как обычная рутинная задача. Основные надежды возлагались на другой, более сложный процессор 8800 (впоследствии известный как iAPX 432). В эпоху, когда большинство микропроцессоров имели 8-битную шину данных, 8800 должен был стать 32-разрядным! Его схемы управления памятью можно было встроить в центральный процессор, что позволяло операционным системам работать с использованием гораздо менее громоздких программных кодов.

Однако разработка 8800 шла медленно. Сроки выхода приходилось неоднократно переносить, поскольку используемая на тот момент технология производства микропроцессоров не позволяла быстро реализовать сложную концепцию нового чипа. Проблемы Intel не ограничивались одной лишь технологией: на рынке появился сильный конкурент – компания Zilog, созданная бывшими сотрудниками Intel. Zilog вывел на рынок свой CPU Z80 и быстро захватил сегмент микропроцессоров. Intel предстояло создать достойный ответ Z80.

Пришествие «архитектора»

Руководство Intel не теряло веру в процессор 8800, при этом оно в полной мере осознавало необходимость обойти своего конкурента. Тогда компания обратилась к 36-летнему инженеру-электрику Стивену Морсу – человеку, который просто поразил всех критическими замечаниями по поводу недостатков проектируемой архитектуры 8800. «Генералитет» Intel принял решение назначить Морса единственным разработчиком 8086-го процессора. «Если бы они (руководство Intel – прим. KOSHT.com) имели хоть малейшее подозрение, что эта архитектура будет актуальной много лет и станет основой современных процессоров, они бы ни за что не доверили ее разработку одному человеку», – вспоминает Морс.

Тот факт, что в качестве ведущего разработчика выбрали Стивена, удивителен еще и потому, что Морс был программистом. До него проектированием CPU занимались исключительно разработчики аппаратного обеспечения. «Мы впервые решили посмотреть на характеристики процессора с точки зрения софта, – говорит Морс. – Вместо привычного «Ну и сколько команд сюда влезет?» вопрос формулировался так: «Какими характеристиками должен обладать процессор для более эффективной работы программ?». На то время в IT-индустрии такой ПО-ориентированный подход был новаторским.

Несмотря на то, что процессор 8086 считается детищем Морса, над его созданием работали и другие сотрудники Intel: Билл Полман, Джим МакКевитт и Брюс Рейвнел. Без них 8086-й мог и не выйти на рынок летом 1978 года.

За исключением нескольких основных требований, состоявших в том, что 8086-й процессор должен использовать 128 килобайт памяти и быть совместим с софтом для популярной тогда микросхемы 8080, руководство не вмешивалось в работу Морса. «Никто не думал, что эта разработка окажется такой долгоживущей, поэтому меня не ограничивали никакими рамками, я был волен делать то, что считал нужным», – вспоминает он.

Вялый старт

Шансов сразу же громко заявить о себе у детища Морса было немного. В то время рынок наводнили однотипные машины на базе процессора Z80, которые работали под операционной системой CP/M, типичной для конца 1970-х. Сначала 8086-й процессор появился в некоторых обычных ПК и терминалах. Затем завоевал мало-мальски устойчивые позиции на рынке портативных компьютеров (в своей версии 80C86). Окончательное признание пришло к интеловской разработке на рынке микроконтроллеров и встраиваемых приложений, в особенности она приглянулась агентство NASA, которое использовало ее для программы «Спейс-Шаттл». Чипы 8086 по сей день управляют диагностикой твердотопливных ускорителей, «нафталиновую» электронику для них агентство приобретает на аукционе eBay.

В марте 1979 года Морс ушел из Intel. Все дальнейшие события, на первый взгляд незначительные, медленно, но верно вели к утверждению процессора 8086 в качестве стандарта электронной промышленности.

Через несколько недель после ухода Морса Intel выпустила процессор 8088, который тот обозвал «кастрированной версией 8086-го», поскольку в 88-м применялась более слабая версия 16-битной адресации. Поскольку многие системы оставались 8-разрядными, процессор 8088 пересылал 16-битные данные двумя 8-битными циклами, что делало его совместимым с 8-разрядными системами.

Два года спустя IBM начала разработку компьютера 5150 – первой модели, которая собиралась из недорогих серийных компонентов. Для IBM, всегда делавшей ставку только на собственные разработки, это был совершенно новый опыт.

Естественно, для серийного производства компьютеров требовался серийный микропроцессор. Но какой? В IBM изначально решили, что «сердце» их новой машины будет шестнадцатибитным, а потому ограничили выбор тремя моделями: Motorola 68000 (мощный 16-битный CPU, на базе которого работал первый Macintosh), Intel 8086 и его «кастрированный» собрат, Intel 8088.

По словам одного из первых разработчиков IBM Дэвида Брэдли, от чипа Motorola компания отказалась потому, что процессоры Intel были более привычными и удобными. Последним «за» был тот факт, что для 8086-го и, соответственно, для 8088-го процессоров у компании Microsoft имелся уже готовый язык программирования BASIC.

Таким образом фактически IBM пришлось выбирать между 8086-м и 8088-м процессорами. Окончательное решение было обусловлено сугубо экономическими соображениями. Брэдли вспоминает, что IBM остановилась на процессоре 8088 потому, что он позволил компании производить более дешевые машины, требующие меньшее число модулей ROM и меньше RAM.

От микрочипа к эталону

Каким же образом код процессора 8086 стал стандартом для всей компьютерной промышленности? Ответ на этот вопрос кроется в той роли, которую сыграл ПК IBM 5150, занимающий шестую позицию в списке 25-ти величайших ПК всех времен журнала PC World. В начале 80-х индустрия персональных компьютеров слегка напоминала Восточную Европу после развала СССР: множество разрозненных республик, каждая из которых тянула воз в свою сторону. Десятки производителей предлагали десятки платформ. Пользователи, которые хотели сочетать ПО, «железо» и периферию от разных машин, постоянно жаловались на несовместимость компонентов.

Однако постепенно все разрозненные составляющие компьютерной «вселенной» вышли на «орбиту» IBM 5150. Главной причиной успеха этой машины был логотип IBM на коробках с новенькими компьютерами. Бренд IBM был более узнаваемым среди корпоративных покупателей, чем Radio Shack или Apple. Железный аргумент в пользу IBM формулировался в вопросе: «Вы хотите купить компьютер у компании International Business Machines или у конторы с «фруктовым названием»? – вспоминает Брэдли.

Поскольку IBM использовала готовые компоненты для производства компьютеров, другие компании имели возможность «штамповать» клоны, чем, собственно, и занимались.

По мере того, как «персоналки» IBM стремительно завоевывали компьютерный рынок, Intel обращала эту тенденцию себе на пользу, на протяжении многих лет выпуская усовершенствованные версии процессора 8086: 80186, 80286, 80386, 80486, Pentium вплоть до сегодняшних версий. Одинаковые последние цифры в обозначениях поколений процессоров дали название всей линейке – х86, которое ассоциируется также со словесными наименованиями последующих моделей – Pentium, Celeron и Centrino. Остальные производители центральных процессоров вскоре также перешли на платформу Intel, а компании AMD, Cyrix, NEC и даже IBM выпустили собственные процессоры, совместимые с семейством х86. Так за архитектурой х86 окончательно закрепился статус стандарта для персональных компьютеров.

В нужное время в нужном месте

Из рассказов Морса и Брэдли следует, что своей зависимостью от архитектуры х86 мы большей частью обязаны случаю. «Мне всего лишь повезло в том, что я оказался в нужном месте в нужное время, – отмечает Морс. – Этот процессор мог разработать любой грамотный инженер. Возможно, он имел бы совершенно иной набор команд, но все персональные компьютеры базировались бы именно на его архитектуре». Ветеран IBM Брэдли шутит: «Если бы IBM выбрала тогда процессор Motorola 68000 (на чем некоторые настаивали), мы бы сейчас имели альянс WinOla вместо Wintel».

Серия х86 имеет огромную важность для всей IT-индустрии. И дело тут не столько в операционных кодах, на которых работают наши процессоры, сколько в том, что архитектура х86 положила начало общепринятым компьютерным стандартам. 8086-й процессор обозначил путь для стремительного увеличения быстродействия компьютеров, и оптимизации соотношения «цена-качество». Всем современным достижениям мы обязаны тому, что сотни компаний стремились усовершенствовать одно и то же устройство.

Скромный набор команд, которыми Морс наделил 8086-й процессор, до сих пор составляет ядро центральных процессоров современных ПК, будь то Opteron, Athlon или Core 2 Quad. В качестве иллюстрации непревзойденного лидерства стандарта х86 приведем следующий факт: любая программа на языке ассемблера, написанная в далеком 1978 году для микропроцессора Intel 8086, может быть запущена и на новейшей разработке Intel, Core 2 Extreme. Только работать она будет в 180 000 раз быстрее.