«Совместимые с IBM»

Недавно ко мне вернулась книга, которую я одолжил еще лет так 7 назад.
В свое время она была отличным справочником, который мог поведать читателю про внутренности его компьютера, причем намного лучше, чем любой учитель информатики. Множество малоизвестных фактов, простой стиль изложения — все это делало «Библию по техническому обеспечению Уина Роша» интересной и полезной книгой. Сейчас она представляет скорее исторический интерес, так как вышла в Америке в 1989 году, а в России в 1992, и большая ее часть рассказывает об уже давно неиспользуемых технологиях. Позднее выходило новое издание, дополненное более современными данными, но, к сожалению, найти ее мне не удалось.
Эта книга побудила меня начать цикл статей, посвященных истории компьютерной техники, а в частности — IВМ совместимому компьютеру. Давайте вспомним, откуда растут ноги у современных монстров, работающих уже на гигагерцовых мощностях.
Итак, начнем мы с процессоров, которые являются сердцем любого компьютера.
4004
Первый микропроцессор Intel изготовлен в 1971 году, это был четырехбитный 4004. Хотя на первый взгляд, кажется, что разрядность его слишком мала для возможности производить какие либо расчеты, тем не менее, при своих 108кГц он довольно успешно справлялся с возложенными на него задачами по сложению и вычитанию.
Использовался процессор исключительно в микрокалькуляторах, а создан был по заказу японской фирмы Busicom. Разработан он был еще в 1969 году, но производство налажено лишь три года спустя. Одной из затруднительных особенностей было то, что Busicom заказала разработку двенадцати различных микросхем, а это весьма замедляло работу и кроме того, увеличивало стоимость разработки. Но Тед Хофф, работающий в то время в Intel, сумел объединить в одном чипе все особенности заказанных микросхем, причем процессор прекрасно работал и практически открыл век дешевых микрокалькуляторов.
8008
Хотя процессор 4004 и справлялся с простыми операциями, которыми манипулирует микрокалькулятор, стало очевидно, что фирма, которая желает править балом, должна ориентироваться на нечто большее, а именно — на компьютеры. Четырех бит явно не хватало для работы операционных систем, да и для простейших программ, в принципе тоже. Кроме того, компьютер должен обрабатывать данные, понятные и привычные человеку, а именно текст, состоящий из букв, знаков препинания и цифр. Так был сделан выбор в восемь бит, ставший знаковым для всего мира персональных компьютеров.
Процессор 8008 являлся простым развитием 4004, в основном расширение коснулось разрядности регистров и команд, позволив тем самым кроме увеличения количества обрабатываемых данных, увеличить и скорость работы. Уже в 1972 году процессор был поставлен на поток и широко использовался в различных персональных компьютерах, которые собирались практически на коленке огромной армией любителей техники (частично этот факт освящен в фильме «Силиконовая долина», где мы можем увидеть, как начиналась заря компьютеров).
8080
Отрасль не стояла на месте, и Intel было необходимо двигаться дальше. Следующим шагом была разработка в 1974 году процессора 8080. Главное отличие от предшественника то, что сама концепция микросхемы была разработана с нуля, и сразу ориентировалась на 8 — битную разрядность. Кроме значительного расширения набора команд и поднятия частоты до 2МГц, этот процессор стал одним из первых, который мог аппаратно выполнить процедуру деления (ранее для этого использовалась функция вычитания, что существенно сказывалось на скорости работы).
Процессор 8080 оказался настолько удачным, что некоторые инженеры Intel, углядев в нем большой потенциал, покинули стены корпорации и разработали собственный аналог, превосходящий оригинал. Zilog Corporation, созданная именно этими инженерами выпустила знаменитый процессор Z80, который прекрасно известен (да что там, даже горячее любим) поклонникам Спектрума. Увеличение набора команд позволило этому производительному (при достаточно низкой тактовой частоте) процессору обрести большую популярность, и он еще долгое время использовался не только в компьютерной, но и в бытовой технике.
Кстати, система CP/ M, являющаяся практически прародительницей всех текстовых операционок, писалась как раз для работы с процессорами 8080 и Z80. В последствии именно ее набор команд был полностью скопирован в PC-DOS, которая в дальнейшем выпускалась Microsoft как MSDOS. Но об этом в следующий раз.
8085
Intel продолжила работы над 8битными процессорами, и выпустила продолжение линейки 8008, именуемый как 8085. К сожалению, микросхема практически потерялась в истории компьютеров, но, тем не менее, она послужила полигоном для разработки некоторых особенностей процессоров, которые до сих пор успешно используются производителями микропроцессорной техники. Процессор был действительно существенным прорывом вперед, так как имел в наличии вектора прерываний и порты ввода/вывода, без которых современные компьютеры так и остались бы на уровне микрокалькуляторов.
8086
Эпоха 8-битных компьютеров подошла к концу, и Intel усиленно приступила к разработкам нового процессора, который волей судьбы должен был установить довольно долгую доктрину IВМ на рынке персональных компьютеров.
Увеличение размера регистров и шины данных в два раза позволило процессору существенно оторваться от своих предшественников. Кроме того, процессор унаследовал множество команд 8080 и даже Z80, что позволило достаточно легко перенести некоторые программы с этих платформ. Более того, 16-битная разрядность не означала полный отказ от 8-битности, что еще более упрощало работу для тех, кто переходил на новый процессор с 8080. Чип работал на частотах от 4.77 до 10 МГц, что было очень не плохо для своего времени.
Новый процессор таил в себе множество новых технологий, которые не только увеличивали производительность, но и снижали энергопотребление. Технология CMOS (ранее использовалась система NMOS) стала одной из причин, сделавшей возможным появление ноутбуков, впервые была использована intel именно в процессорах 8086.
Надолго закрепившаяся адресация памяти, которая была разработана для нового процессора, представляла из себя деление на 16 сегментов по 64 Кбайт, что предполагало наличие 16битных микросхем памяти. Некоторое время это было узким местом процессора, так как такие модули памяти стоили довольно дорого, и в некотором смысле 8086 опередил свое время.
8088
Буквально через год после презентации процессора 8086 Intel объявила о разработки нового процессора — 8088, который на самом деле представлял собой настоящий шаг назад. Практически полностью копируя архитектуру собственного брата 8086-ой процессор, он при этом имел 8-битную шину данных. Это позволяло использовать более дешевые, 8 — битные микросхемы памяти, что намного уменьшало стоимость аппаратуры. Кроме того, для удешевления была снижена частота процессора, она колебалась от 4.77 до 8 МГц.
Хотя, если бы не ІВМ, которая все таки выпустила компьютер на базе этого процессора, 8088 мог затеряться в истории микропроцессорной техники так же, как и 8085. Но «Голубой Гигант», решив подготовить почву для серьезного вторжения на рынок 16-битных процессоров, блестяще провел настоящую аферу, всучив покупателю практически неполноценный процессор. Несмотря на то, что 8088 при незначительной доработке воспринимал программы, написанные на популярной тогда СР/М, процессор был в два раза медленней 8086 и не был аппаратно взаимозаменяемым.
Это был первый раз, когда фирмы ІВМ и Intel крупно кинули своих клиентов, всучив им низкопроизводительный процессор под маской 16-битности. Кстати говоря, Россию подобная учесть тоже не миновала, некоторые «слизанные» с западных образцов советские компьютеры базировались именно на 8088, и своей неспешностью доводили учителей информатики практически до состояние бешенства.
Конкуренты 8086
Одним из источников дохода компаний является продажа лицензий на использование собственных изобретений. Так было и в случае с 8086 — Intel продала права фирмам АМD и IВМ, которые довольно успешно осваивали рынок микропроцессоров под чужой лицензией. Для каждой из этих фирм, участвующей в подобного рода сделке это является довольно выгодным делом. Продавец лицензии получает дополнительную прибыль, полностью при этом контролирую конкурентов, а покупатели лицензии экономят время и деньги, которые могли быть потрачены на разработку подобных чипов.
Но неприятная история случилась с корпорацией NЕС, которая не пожелала приобрести лицензию от Intel, но, несмотря на это решила доработать чужой процессор и выпустить аналогичный. Результат оказался более чем успешным, микросхемы от NЕС, именуемые V20 и V30 (8088 и 8086 соответственно), отказались на 10-30 % быстрее своих аналогов. Естественно, Intel это не понравилось и последовало следствие и обвинение NЕС в копировании более 25 % команд 8086 путем реверсивной разработки.
80186 и 80188
Об этих процессорах очень мало информации, кроме той, что они были выпущены в 1982 году и предназначались для использования в IВМ совместимых машинах. Кроме того, в них была реализована функция турборежима. Отличия 80186 и 80188 такое же как и у 8086 и 8088 — в разрядности шины данных.