x86

Procesor Intel 8086 z 1978

Procesor Intel 80486 DX z 1989 od spodu

Procesor Intel Core 2 z 2006

x86 – rodzina architektur (modeli programowych) procesorów firmy Intel, należących do kategorii CISC, stosowana w komputerach PC, zapoczątkowana przez i wstecznie zgodna z 16-bitowym procesorem 8086, który z kolei wywodził się z 8-bitowego układu 8085. Nazwa architektury pochodzi od nazw pierwszych modeli z tej rodziny, których numery kończyły się liczbą 86.

Rozwój architektury Intel x86

Nazwa x86 w odniesieniu do modelu programowego procesorów dotyczy pierwszych procesorów tej rodziny – od 8086 do 286, które były układami o architekturze 16-bitowej.

x86-32 (IA-32)

Drugie stadium rozwoju rodziny zapoczątkował w 1985 procesor 80386, w którym dokonano rozszerzenia słowa do 32 bitów, unikając jednak konieczności natychmiastowej wymiany wszystkich komputerów, poprzez zachowanie trybów zgodności z poprzednimi rozwiązaniami. Tak zmodyfikowaną architekturę (model programowy) x86 oznacza się zazwyczaj symbolem IA-32 (od Intel Architecture 32 bit) lub x86-32.

Model ten z czasem został rozszerzony o nowe technologie, głównie wspierające zastosowania multimedialne, takie jak MMX czy SSE. Procesory oparte na tym modelu do dziś stanowią większość procesorów używanych w komputerach na świecie.

x86-64 (AMD64)

Trzecim stadium rozwoju procesorów wywodzących się z architektury x86 są procesory 64-bitowe. Architekturę (model programowy) takich procesorów, ze względu na wciąż zachowywaną wsteczną kompatybilność z pierwowzorami o architekturze x86, oznacza się symbolem x86-64. Rozwiązanie to zostało wprowadzone jednak przez firmę AMD, a dopiero później zaadaptowane przez Intela jako Intel 64 (wcześniej EM64T).

Zaznaczyć należy, że procesory o architekturze IA-64 nie należą do rodziny x86.

Najważniejsze zmiany w kolejnych generacjach procesorów

Nazwa procesora	Rok	Maks. częstotliwość taktowania (w momencie wprowadzenia, MHz)	Maks liczba rdzeni	Liczba tranzys torów (mln.)	Proces technologiczny (nm)	Uwagi
Intel 8086	1978	8	1	0,029	3000	układ 16-bitowy; pracował jedynie w trybie rzeczywistym; współpracował z koprocesorem 8087; miał 16-bitową szynę danych (ośmiobitową w wersji „SX”, czyli 8088); nie miał MMU; składał się z dwóch jednostek – współpracy z pamięcią, czyli kolejki oraz wykonawczej; zegar od 4,77 MHz do około 20 MHz (obecnie spotyka się wersje do 300 MHz)
Intel 80186	1982	12	1	0,055	3000	poprawiona wersja 8086, o podobnych cechach jak poprzednik; posiadał nieco większą wydajność, kilkanaście nowych rozkazów i szybszy zegar
Intel 80286	1982	12,5	1	0,134	1500	druga generacja układów; procesor wciąż 16-bitowy, o zwiększonej do 24-bitów szynie adresowej; istotnie usprawniona wydajność; nowe rozkazy, nowy tryb pracy – chroniony (wspierający wielozadaniowość); adresowanie 16 MB RAM i 1 GB pamięci wirtualnej; zegar do 25 MHz
Intel 80386	1985	20	1	0,275	1500 i 1000	trzecia generacja układów i równocześnie największa rewolucja w zakresie architektury x86, procesor 32-bitowy, o poszerzonych rejestrach wewnętrznych, szynie danych i adresowej (do 32 bitów); istotnie usprawniona wydajność; wiele nowych rozkazów; wbudowany MMU; zmieniony tryb chroniony; wprowadzony tryb wirtualny pozwalający obsłużyć do 4 GB pamięci RAM
Intel i486	1989	25	1	1,180 235, 900000 do 1600000	1000, 800 i 600	dodano kilka nowych instrukcji; zwiększono wydajność jednostki stałoprzecinkowej oraz wbudowano i przeprojektowano koprocesor (FPU); dodatkowo wbudowano kontroler i pamięć cache poziomu L1; w modelach X2 i X4 wprowadzono taktowanie wewnętrzne procesora szybsze niż szyn zewnętrznych
Pentium	1993	66	1	3,1 do 3,3	800, 600 i 350	powiększono cache L1; zmodernizowano FPU; dodano jednostkę przewidywania skoków; dodano kilka nowych instrukcji; zwiększono zewnętrzną magistralę danych do 64 bitów (procesor pozostał 32-bitowy) oraz szynę adresową do 36 bitów; procesor składa się z dwóch jednostek wykonawczych dość podobnych do 486 i jeżeli 2 kolejne rozkazy nie kolidują ze sobą, to są wykonywane jednocześnie
Pentium Pro	1995	200	1	5,5	500 i 350	nowa generacja architektury, nieformalnie oznaczana jako i686; procesor ten był dedykowany pierwotnie do serwerów i wydajnych stacji roboczych, w procesorze tym wprowadzono usprawnienia typu PAE czy VME, z dużą zmianą wewnętrznej struktury układu, pod względem mikroarchitektury układ ma wiele cech procesora RISC (choć zewnętrznie pozostaje zgodny z architekturą CISC); posiada 6 potoków; architektura Pentium Pro jest podstawą procesorów Pentium II i Pentium III; kompletnie zmieniona realizacja wewnętrzna – procesor wewnętrznie działa zupełnie inaczej niż wszystkie poprzednie, stanowiąc pod tym względem pierwszą największą zmianę od czasu 8086; cache L2 wbudowano w procesor jako osobny płatek krzemu zamknięty wraz z procesorem w jednej obudowie; 36 bitów szyny adresowej; 64 bity szyny danych; istotnie zmieniony sposób pracy szyny danych
Pentium MMX	1995	233	1	4,5	350, 280 i 250	nieco ulepszony Pentium, dodane rozkazy MMX
Pentium II	1997	266	1	7,5 do 27,4	350, 250 i 180	połączenie Pentium Pro z Pentium MMX
Pentium III	1999	500	1	8,2 do 44	250, 180 i 130	wprowadzone rozkazy SSE
Pentium 4	2000	1500	2	42 do 188	180, 130 i 90	kompletnie przeprojektowany procesor maksymalizujący technikę potokowości, dzięki czemu możliwe stało się osiąganie bardzo dużych częstotliwości zegara
EM64T	2003	2200	1			zmiana architektury x86 o znaczeniu prawie tak wielkim jak pojawienie się 80386; poszerzenie rejestrów do 64 bitów, nowe rejestry, nowe rozkazy, poszerzenie przestrzeni adresowej, nowe tryby pracy; pierwsza istotna zmiana architektury niebędąca autorstwa Intela
Pentium D	2004	3200	2	230 i 376	90 i 65	dwurdzeniowy procesor całkowicie oparty na Pentium 4, po którym odziedziczył wiele wad
Intel Core Duo	2006	3000	2	321	95 i 65	układ dwurdzeniowy
Intel Core 2 Duo	2006	3600	2	228 do 410	65 i 45	układy dwurdzeniowe wydajniejsze od Core Duo
Intel Core 2 Quad	2007	3000	4	410 (wersja Extreme) do 820	65 i 45	układy czterordzeniowe (2 układy C2D w jednej obudowie)
Pierwsza generacja Intel Core i7	2008	3200	6	731	45	układy czterordzeniowe oraz sześciordzeniowe; dzięki technologii Hyper-Threading mają podwojoną ilość wątków; technologia Turbo boost oraz zintegrowany kontroler pamięci.

Technologie

• MMX – rozszerzenie architektury 80386 wykorzystujące rejestry koprocesora dla instrukcji SIMD, pierwsza istotna zmiana z punktu widzenia software od pojawienia się 80386, stosowany w układach Pentium MMX i późniejszych
• SSE, SSE2, SSE3 – rozszerzenie MMX, nowe rejestry dla instrukcji SIMD, wprowadzane sukcesywnie wraz z rozwojem linii Pentium II i III
• 3DNow! – zaproponowane przez AMD rozszerzenie MMX, stosowane i rozwijane konsekwentnie w procesorach od K6 w górę
• HT – technologia wielowątkowości współbieżnej

Przedstawiciele

Procesory produkowane przez firmę Intel

• 8086 i 8088 (wersje do 20 MHz, pierwotnie 4,77 MHz w PC XT, obecnie do 300 MHz)
• 80186 i 80188 (wersje do 25 MHz, wykorzystywane głównie w urządzeniach automatyki ze względu na zintegrowane: kontroler przerwań, kontroler DMA, liczniki (redukcja liczby układów na płycie głównej), rzadko stosowane w komputerach osobistych, kilka nowych instrukcji, generalnie brak większych różnic programowych w stosunku do 8086)
• 80286 (wersje do 25 MHz, pierwotnie 8 MHz w PC AT)
• 80386 (później nazwany 80386DX) i 80386SX (Intel 33 MHz, konkurenci do 40 MHz), obecnie także wersje przemysłowe 80386ZX (do 300 MHz jako kontrolery jednoukładowe)
• i486 (później nazywany i486DX) i 486SX oraz układy i486DX2 i iDX4 (Intel i486DX – 50 MHz, i486DX2 – 33/66 MHz, iDX4 – 33/100, konkurenci do 160 MHz)
• i586:
  • Pentium OverDrive (do płyt 486)
  • Pentium (układy S5 60, 66 i 60/90 MHz, układy S7 do 200 MHz)
  • Pentium MMX (do 233 MHz i 266 MHz w wersji Mobile)
• i686:
  • Pentium Pro (200 MHz, wersje z 256, 512 i 1024 L2 cache)
  • Pentium II
  • Celeron (tańsze wersje procesorów Intela)
  • Xeon (serwerowe wersje procesorów)
  • Pentium III
• Pentium 4
  • Pentium 4 EE – Extreme Edition (wersje z cache L3, ze zwiększonym cache L2 lub innymi usprawnieniami – dla najbardziej wymagających użytkowników)
  • Układy Pentium 4 D, Pentium 4 EE i Xeon wyposażone w x86-64
  • Xeon (wersje serwerowe)
  • Układy Pentium D 4 Dual Core wyposażone w x86-64

Procesory produkowane przez firmę AMD

• Idealnie wierne kopie układów x86, aż do i486 włącznie
  • AMD 80386 SX/DX/SE/DE (w tym wersje 40 MHz)
  • AMD 80486 SX/DX/DE2/DX2/DX4 (w tym wersje pracujące do 50/150 MHz i 40/160 MHz)
• AMD Am5x86
• K5
  • AMD K5
• K6
  • AMD K6
  • AMD K6-2
  • AMD K6-2+
  • AMD K6-III
  • AMD K6-III+
• K7
  • Athlon
  • Duron
  • Athlon XP
  • Sempron
• K8
  • Athlon 64
  • Athlon 64 FX
  • Athlon 64 X2
  • Athlon X2
  • Opteron
  • Sempron
• K10
  • Phenom
• Zen
  • Ryzen
  • Ryzen Threadripper
  • Athlon
  • Epyc

Inni producenci

Obecnie

• Procesory Elbrus
  • x86 – np. Эльбрус-8С
  • mogący emulować x86, ogólnego przeznaczenia – Эльбрус-4С
• Procesory VIA
  • specjalizowane do zastosowań bez użycia chłodzenia aktywnego np. VIA QuadCore E-Series
  • KX-7000 ze zintegrowanym GPU zapewniającym rozdzielczość do 4096 × 2304 pikseli przy 60 Hz (przez DisplayPort lub HDMI). Wszystkie chipy VIA Zhaoxin mają być wolne od Meltdown i Spectre.

Historyczne

• Firmy Cyrix:
  • Układy zgodne z 386 i 486, w tym wersja 486DLC dla komputerów 386
  • Cyrix 5x86
  • Cyrix 6x86
  • Cyrix MII
  • Media GX
• Firmy VIA:
  • C3
  • C7
  • Nano
• Firmy Rise Technology:
  • mP6
• Firmy NEC
  • V20
  • V30
• Firmy IBM
  • Procesory rodziny 386 i 486 (w tym wersje SLV dla notebooków) oraz na licencji Cyrixa – odpowiedniki Cyrix 6x86
• Firmy NexGen
  • Procesory piątej generacji, programowo zgodne z i386, sprzedawane jako Nx 5x86
• Firmy UMC
  • Seria układów UMC U5 (szybsze klony 486SX)
• Firmy IDT
  • IDT WinChip
• Siemens i Harris
  • 80286 (wersje do 25 MHz)

Zobacz też

• RISC
• PowerPC
• Asembler x86
• lista koprocesorów x86