Seriál: Historie procesorů x86 – 2. díl

0

Seriál: Historie procesorů x86 – 1. díl

Přišel DOS a 640 kB muselo stačit každému

Prvního srpna 1981 byla představena nová televizní stanice zvaná MTV. Práce na osobním počítači IBM vyvrcholily o dvanáct dní později uvedením modelu IBM PC 5150; procesoru 8088 se začalo blýskat na lepší časy. Počítač měl RAM paměť velikosti 16 až 640 kB. Sběrnice 8088 byla posílena a umožnila vytvoření toho času bezejmenné sběrnice. Později se jí začalo říkat XT bus.

DOS 1.10

S prvním PC přichází první verze PC DOSu (zatím jen tato prostřednictvím IBM, i když šlo o produkt firmy Microsoft). Mezi novinky tohoto roku patřil také De Lorean DMC-12 (ano, to je TO auto z trilogie Zpátky do budoucnosti). Mohli jsme si poprvé koupit počítač Sinclair ZX81. Nezapomeňme na nejslavnější svatbu 20. století – Diany, princezny z Walesu, a prince Charlese či film Das Boot.

MS-DOS

16 bitů naplno

Roku 1982 svět slzel spolu s E.T. Mimozemšťanem a jeho „E.T. phone home“ nebo „I’ve seen things you people wouldn’t believe“ replikanta Roye z filmu Blade Runner, případně Pink Floyd The Wall (také film). Od tohoto roku zákazníci kupovali ZX Spectrum nebo Commodore 64, Ford Sierra, cédéčka, Boeing 757 nebo databázový systém IBM DB2.

Intel měl při vývoji nových procesorů na výběr mezi dvěma odlišnými cestami. První znamená zrychlit 8088 / 8086, čímž vznikne plně kompatibilní mikroprocesor se svým předchůdcem, u kterého tudíž nebude nutné používat utilitky pro překlad zdrojáku. Na druhé straně bylo plno požadavků na inovace, díky kterým by vznikl sice nekompatibilní, ale daleko chytřejší a výkonnější mikroprocesor.

A je tu 286ka

Nakonec vyhrál kompromis. Intel vytvořil mikroprocesor, který šel po obou cestách. Buď byl provozován v tzv. reálném režimu a hrál si na rychlejší 8088 / 8086, nebo pracoval v chráněném režimu s bezpečnostními novinkami. Ano, výsledkem byl model 80286, zvaný též zjednodušeně Intel286.

Intel 80286 nebo také Intel286, zdroj: www.computerwoorden.nl

Jeho výkon byl výrazně vyšší než 8086 i přesto, že zpočátku měl stejné frekvence. Zatímco 8086 pracoval na jediné instrukci v průměru 15 taktů, nová 286 to zvládla za pouhých 5 taktů (přesněji 4,62 taktu na jednu instrukci). To znamenalo zhruba trojnásobný výkon. Zvětšil se i adresovací prostor z 1 na 16 MB RAM. Díky MMU jednotce má k dispozici virtuální prostor 1 GB.

Procesor byl vytvořen pro víceúlohové aplikace včetně komunikací či operačních systémů. Všech vlastností využil například Novell pro svůj souborově zaměřený operační systém Netware. Mimochodem – servery se objevily až mnohem později; prozatím to byly desktopy či lepší desktopy. To vše se stalo roku 1982.

IBM Personal Computer XT

IBM PC XT/AT, 386ka, RISC, SPARC

V roce 1983 přišel na svět počítač IBM PC XT (ještě s 8088), první pécéčko s pevným diskem, či slavný tabulkový kalkulátor Lotus 1-2-3. Nezapomeňme na film Enigma nebo Chobotnice (bondovka s Moorem). Jo – a vrátil se nějaký Jedi ve filmu Jiřího Lukáše (pokud nepotkal Supermana III). Ale pokračujme dál do budoucnosti.

Málo známá byla tehdejší situace kolem osobního počítače IBM PC. Ten měl sloužit vlastně jako pokus. Jestliže by se povedl (a povedl se), měla IBM vytvořit vlastní řešení zvané RT/PC =ISC Technology Personal Computer. To ale mělo velké zpoždění, vznikl alternativní model zvaný IBM 5170 = IBM Personal Computer/AT = IBM PC AT.

IBM PC AT

Advanced Technology

Písmena AT mimochodem znamenala Advanced Technology. Proto se pokračovalo ve trojici IBM + Intel + Microsoft, přestože IBM chtěla být v té době na všech třech úrovních (tj. IBM počítač, v něm IBM procesor a nade vším IBM operační systém).

Společnost IBM chtěla po všech dodavatelích, aby měli ještě alternativní výrobce. Díky tomu se Intel, dodavatel procesorů a čipsetu, domluvil s firmou AMD, která roli sekundárního výrobce přijala. Díky tomu začala vyrábět procesory Am286, identické dvojče s i286 (včetně mikrokódu).

i286

Počítač IBM PC AT, uvedený roku 1984, byl tedy vytvořen jako počítač typu PC okolo procesoru 286. Veškeré změny, které se zde objevily, byly vynuceny přechodem na nový procesor.

Předchozí 8088 byl externě 8bitový, proto i celá základní deska byla 8bitová (a proto i sběrnice nebo paměťové moduly SIPP). Procesor 286 má ale externí datovou šířku 16 bitů, a tak se i rozšiřující sběrnice rozšířila na 16 bitů, také přerušení stoupl na šestnáct (0 až 15 místo 0 až 7) nebo DMA režimy (0 až 7 místo 0 až 3).

A právě procesorová sběrnice i286 byla základem pro později světoznámou sběrnici, které se začalo časem říkat ISA (Industry Standard Architecture). Microsoft připravil pro átéčko operační systém MS DOS 3.0 s podporou disket 5,25″ kapacity 1,2 MB a pevných disků do 32 MB (A teď všichni: WOW!)

32bitový svět

Svět postupoval dál a Motorola roku 1984 představila 32-bitový model MC68020. Také si uvědomila jeden z důvodů své prohry při výběru procesoru pro IBM PC, a tak vytvořila pro MC68020 matematický koprocesor 68881.

Právě tento rok nebyl jako kniha 1984, jak nezapomněla podotknout ovocnářská společnost Apple se svým modelem Macintosh s procesorem Motoroly (prozatím jenom MC68000).

Motorola MC68000, zdroj: wikipedia.org

Svět se dozvěděl, že si policajt z Beverly Hills, vyškolený v Policejní akademii, má krotit duchy, což je nekonečný příběh, případně, že jako Terminátor lze označovat nejen ukončovací prvek síťového koaxiálního kabelu (aby se o pár let později potvrdilo, že Hasta la vista, baby), to si pište! (třeba do prvního Psionu Organiser).

Také Intel viděl, že je čas přejít na 32 bitů. První až příliš předčasný pokus přitom učinil již dříve. Jednalo se o neúspěšný projekt iAPX 432, který byl vytvořen „na zelené louce“, tj. bez zpětné kompatibility, a to již od roku 1975 (uvedeno roku 1981).

Intel také viděl, že je to právě zpětná kompatibilita, která úspěšně drží procesorovou divizi Intelu nad vodou (společně s velkým úspěchem osobního počítače typu PC). Proto byl nesmysl vyvíjet procesor, který by nebyl kompatibilní. Pécéčka potřebovala 32bitový procesor, který by dokázal bez problémů provozovat i starší 16bitové aplikace či operační systémy včetně DOSu.

Na druhou stranu vznikající 32bitový procesor musí splňovat nejmodernější požadavky na procesor, dané novými operačními systémy, případně novým využitím pécéček. Ty se začaly používat jako pracovní stanice a na cosi, co se později od pracovních stanic oddělilo do samostatné kategorie zvané servery. Nástin budoucího procesoru tak byl vytvořen.

Amiga 1000

Veni, vidi, vici 386

Roku 1985 Intel překvapil, a to velmi. Například 24. července byla představena Amiga 1000 (ta od Commodora), v září potom Atari ST (resp. první model 520ST), oba s mikroprocesorem MC68000. A to vše se mohlo oslavit novým nápojem zvaným Coca-Cola Cherry. A 17. října 1985 Intel představil svůj 32bitový mikroprocesor Intel386™ neboli 80386. A poprvé v historii počítačů PC jej nepoužila pro svůj počítač od začátku IBM, ale firma Compaq, a to nedlouho po uvedení procesoru.

Roku 1986 si tedy kupující mohl vybrat mezi počítači s procesorem MC68000 (Apple Macintosh, Atari ST, Commodore Amiga) a počítačem Compaq Deskpro 386 právě s plně 32bitovým procesorem i386.

Atari ST,  zdroj: http://www.gametronik.com

Intel tedy poprvé pokořil Motorolu v kategorii procesorů v prodávaných počítačích; díky Compaqu, nutno přiznat. A jak ta 386ka vlastně vypadala? Byl to 32bitový mikroprocesor, takže měl celočíselné registry v ALU velikosti 32 bitů. A jako na potvoru se to zrovna sešlo tak, že snad cokoli uvnitř modelu 386 mělo šířku 32 bitů včetně 32bitové adresace.

386 – zbytečně rychlý procesor

Díky té bylo velmi teoreticky možné obsloužit až 4 GB RAM (ale při tehdejších cenách RAMek a bez příslušného čipsetu…). Výkon byl opět zvýšen; 286 zpracovala jednu instrukci za 4,62 taktu, modelu 386 postačilo jen 2,9 taktu. Zároveň se zvýšila frekvence na minimálně 16 MHz, později se docílilo až 33 MHz (AMD ještě v březnu 1991 dosáhla na 40 MHz).

Tím se procesor natolik zrychlil, že čekal na RAM paměť. Problematické pásmo bylo někde mezi 20 a 25 MHz, kdy nebylo možné udržet nulovou čekací dobu. Aby procesor více „makal a naflákal se“, o to se postarala rychlá paměť SRAM na základní desce. Ta sloužila jako cache mikroprocesoru. Například v Compaqu s 33MHz modelem 386 bylo 16 KB cache, výsledný výkon byl 11,4 MIPS neboli více než 11 milionů instrukcí, zpracovaných za jedinou vteřinu.

Procesor firmy Intel byl najednou rychlý; to byla pro svět pécéček novinka. Dokonce někteří novináři byli tímto výkonem natolik překvapeni, že se mu (snad podvědomě) bránili. Výsledkem bylo několik článků. Jejich obsahem bylo proč mít tak extrémně výkonný procesor (to jako 386), když to běžný uživatel prostě nevyužije. Mno… mýlit se může každý.

Výkonu a možností 386ky si všimli i tvůrci aplikací a operačních systémů. Najednou se objevil pro PC také UNIX, vznikl Novell Netware 386. Mikroprocesor 80386 se tak stal podle plánu také základem výkonných pracovních stanic a o nějaký rok později také serverů.

Procesorem 386 začalo i několik dalších legrácek. Vznikla tak kategorie programů „386 a vyšší“, což se používá u programů dodnes, protože dodnes se používají v osobních počítačích převážně 32bitové operační systémy. Začalo se používat označení IA-32 s významem „Intel Architecture, 32 bit“. Do té spadají i procesory, které instrukční sadu IA-32 kopírují (více či méně úspěšně).

RISC a SPARC

Mimochodem – jak vlastně takový rok 1985 vypadal? Intel vytvořil ve spolupráci s firmou Siemens zajímavý projekt, který vyústil také v 32bitový RISC procesor i960. Zde se zužitkovaly zkušenosti a patenty, vytvořené pro procesor iAPX432. Jistá firma MIPS Technologies představila svůj 32bitový RISC mikroprocesor R2000 (další modely se používaly třeba v počítačích Silicon Graphics).

Následný rok 1986 byl svědkem příchodu prvního kroku další slavné rodiny SPARC (Scalable Procesor ARChitecture). Byla zveřejněna architektura 32bitového procesoru SPARC V7 a ještě v témže roce společně firmami Sun Microsystems a Fujitsu.

Firma IBM představila svůj RISC procesor ROMP (Research (Office Products Division) Micro Processor) v počítači IBM 6150 neboli RT PC (RISC Technology Personal Computer). Ano, ten počítač, který měl být uveden podle původního plánu místo IBM PC AT. A protože to všechno dostalo Zkrat (Číslo 5 žije), mohli jste sledovat Top Gun, pokud vás za 9 a půl týdne nepostřílela Četa, v níž byli stejně Vetřelci a Critters.

Sun 4260, zdroj: www.unixpapa.com

Od roku 1987 se výše uvedené procesory SPARC V7 začaly objevovat v různých strojích počínajíce první pracovní stanicí s tímto procesorem, Sun-4/260. Commodore představil strojek Amiga 500, IBM zase svou řadu PS/2 (Personal System/2) včetně PS/2 konektorů, sběrnice MCA (Micro Channel Architecture s Programmable Option Select, základem Plug and Play pozdějších sběrnic od PCI), VGA karty, polovičního operačního systému (rozuměj OS/2) či AIX PS/2.

Pokračování příště…

Seriál: Historie procesorů x86 – 2. díl

Ohodnoťte tento článek!