X86 исполняется 40 лет, но он все еще набирает обороты

Почти четыре десятилетия непрерывных инноваций и усовершенствований

Прошло уже почти 40 лет с того момента, как корпорация Intel представила свой первый микропроцессор на базе архитектуры x86 – Intel 8086. С начала своего выпуска  8 июня 1987 года микропроцессоры 8086 стали основой для первых персональных компьютеров IBM и буквально изменили наш мир. Благодаря дисциплине, творческому потенциалу и неустанному следованию Закону Мура, Intel продолжает развивать инновации и с каждым новым поколением процессоров представлять все новые усовершенствования в архитектуре набора команд x86. Технологии Intel позволили компании добиться настоящего коммерческого успеха, и мы тщательно защищаем свои права на интеллектуальную собственность в этих изобретениях.

Преимущества инноваций, реализованных в наборе инструкций x86

Инвестиции, которые вот уже более 40 лет Intel осуществляет в развитие своего инновационного набора команд, позволили компании добиться многообещающих достижений в сфере вычислительных технологий и обеспечить огромные преимущества для потребителей, предприятий и целых отраслей. Эти инновации включают в себя:

 Более современные и захватывающие приложения для ПК: Одним из самых первых усовершенствований в наборе команд x86 ISA стала технология MMX, представленная в 1996 году. «Это расширение набора команд позволило ускорить вычисления, необходимые для того, что называлось в то время «мультимедийным опытом» (MultiMedia eXperience) и включало в себя звук, 2D и 3D графику, видео, синтез и распознавание речи, а также алгоритмы передачи данных. Это позволило разработчикам ПО создавать еще более насыщенные и интересные приложения для ПК», – говорит Алекс Пелег (Alex Peleg), научный сотрудник в Intel и один из изобретателей технологии Intel MMX.

Улучшенная визуализация и рендеринг «сложных» миров в режиме реального времени: Представленное в 1999 году расширение Streaming SIMD Extensions (SSE) включало в себя специализированные команды для приложений, работающих с огромными объемами чисел с плавающей запятой единичной точности (3D геометрией, 3D рендерингом, кодированием и декодированием видео). «Увеличение производительности за счет расширения набора команд SIMD-FP ISA для вычислений единичной точности позволило добиться улучшения качества изображения в 3D приложениях реального времени, и таким образом повысить качество визуализации на платформах PC, позволяя осуществлять рендеринг сложных миров в режиме реального времени», – сказал Мохаммед Абдаллах (Mohammed Abdallah), научный исследователь в  Intel и один из изобретателей технологии Intel SSE.

 Улучшение пользовательского опыта и оптимизация потокового вещания через Интернет: Расширение набора команд Streaming SIMD Extensions 2 (SSE2), ставшее еще одним улучшением технологии SIMD, было представлено в микропроцессорах Pentium® 4 и процессорах Intel® Xeon® с расширением SSE2. Расширение SSE2 включало в себя 144 новых 128-битных SIMD инструкций, которые позволили повысить производительность мультимедийных приложений, оптимизировать создание контента, работу научных и инженерных приложений. «Расширения Intel SSE2 и  микроархитектура Intel® NetBurst®, реализованная в процессорах Pentium 4,  помогли улучшить пользовательский опыт при работе с Интернет-аудио и потоковым видео, при обработке изображений, создании видео-контента, в задачах распознавания речи, в 3D приложениях и играх, а также мультимедийных приложениях и многозадачных пользовательских окружениях», – говорит Гленн Хинтон (Glenn Hinton), старший научный сотрудник Intel, отвечавший за разработку микроархитектуры для процессоров Pentium 4, а также один из изобретателей технологии SSE2.

Улучшения в производительности SIMD на протяжении сразу нескольких поколений: В последующие годы корпорация Intel продолжила улучшать SIMD возможности своих процессоров, представив расширения SSE3, SSSE3 и SSE4, которые повышали производительность в мультимедийных задачах, в приложениях для работы с изображениями и 3D графикой. Начиная с 2011 в процессорах Intel появились расширения Intel® Advanced Vector Extensions (AVX), AVX2 и AVX-512, которые позволяли повысить производительность систем в таких приложениях и рабочих нагрузках как научное моделирование, анализ финансовых данных, искусственный интеллект/глубинное обучение, 3D моделирование и анализ, обработка изображений, аудио и видео, шифрование и сжатие данных.

Повышенная масштабируемость и средства управления системой: Расширение Intel Virtual-Machine Extensions (VMX) позволило запускать на платформе несколько виртуальных систем, каждая из которых могла работать под управлением собственной операционной системы и запускать приложения на отдельных разделах. Чтобы добиться более высокой производительности и простоты в использовании, Intel представила расширение Intel Transactional Synchronization Extensions (TSX).

 Оптимизация шифрования: Intel представила расширение AES New Instructions (AES-NI) – набор инструкций, предназначенный для повышения производительности алгоритма Advanced Encryption Standard (AES) и ускорения шифрования данных на процессорах Intel. Это обеспечило организациям еще более быстрый, более доступный механизм для защиты данных, с более высоким уровнем безопасности. Аналогичным образом, расширение Intel SHA содержало набор инструкций для повышения производительности алгоритма криптографического хэширования Secure Hash Algorithm (SHA), который активно используется для аутентификации сообщений, в цифровой подписи и для обеспечения целостности данных.

Улучшения безопасности: Intel представила расширения Intel Memory Protection Extensions (MPE), призванные повысить уровень защиты программного обеспечения от вредоносных атак с использованием переполнения буфера. Среди других улучшений безопасности в архитектуре набора команд x86 можно выделить расширение Intel Safer Mode Extensions (SMX), которое создано с целью обеспечить максимально полный контроль над запуском системного программного обеспечения, которое создает защищенное окружение для самого себя и для любого дополнительного ПО, которое может быть запущено в этом окружении. Новейшее достижение в области безопасности, расширение Intel® Software Guard Extensions (SGX) представляет собой инструмент для защиты конкретного кода и данных от раскрытия или модификации за счет использования защищенных областей памяти для их выполнения.

Высокопроизводительная память: Совсем недавно Intel представила запатентованные улучшения в архитектуре набора команд для поддержки технологии Intel® Optane™, в том числе 3D XPoint™, свое революционное решение для работы с памятью, которое позволяет минимизировать задержки и повысить производительность систем при выполнении рабочих нагрузок, предъявляющих особые требования к емкости и скорости работы системы хранения.

Таким образом, в преддверии 40-летнего юбилея архитектуры x86, Intel неустанно продолжает работать над ее развитием, с каждым поколением процессоров добавляя новые расширения и используя свою специализацию и творческий потенциал для достижения невероятных результатов.

 Защищая инновации в архитектуре x86

Корпорация Intel вкладывает огромные ресурсы в развитие своей динамичной архитектуры x86, поэтому Intel считает важным для себя защитить эти инвестиции с помощью обширного патентного портфолио и прочих прав на интеллектуальную собственность. На рисунке ниже показано, как неустанные инновации в развитии архитектуры набора команд приводят к формированию большого и динамично развивающегося патентного портфолио, которое включает в себя более 1600 патентов по всему миру относительно реализации и применения набора команд.

Новые инструкции x86 и связанные с ними патенты

Корпорация Intel тщательно защищает свои инновации, реализованные в архитектуре x86, и в целом мы не позволяем компаниям их использовать. Вот уже на протяжении тридцати с лишним лет Intel бдительно следит соблюдением своих прав на интеллектуальную собственность и пресекает нарушение тих прав сторонними производителям микропроцессоров. В качестве одного из первых примеров можно привести защиту корпорацией Intel своего судьбоносного патента “Crawford ’338 Patent”. В первые годы, когда мы только начинали производство микропроцессоров, Intel было важно защитить свои патентные права от посягательства других компаний, в том числе United Microelectronics Corporation, Advanced Micro Devices, Cyrix Corporation, Chips and Technologies, Via Technologies, и, наконец, Transmeta Corporation. В последние годы эти меры по контролю за соблюдением прав на интеллектуальную собственность уже перестали быть столь актуальными, потому что другие компании научились уважать права Intel.

Однако были сообщения, что некоторые компании могут попытаться эмулировать запатентованную Intel фирменную архитектуру x86 ISA без получения разрешения от Intel. Эмуляция не означает создания новой технологии, и Transmeta была последней компанией, заявившей о создании процессора, совместимого с набором команд x86 за счет использование методов эмуляции (“code morphing”). Корпорация Intel использовала свои патенты, относящиеся к расширению набора инструкций SIMD, для защиты от использования архитектуры x86 в продуктах Transmeta, пусть и путем эмуляции. Так или иначе, компания Transmeta потерпела неудачу и вышла из микропроцессорного бизнеса 10 лет назад.

Только время сможет показать, смогут ли новые попытки эмуляции архитектуры Intel x86 избежать той же судьбы. Корпорация Intel приветствует конкуренцию, при которой соблюдается законодательство. Мы уверены, что микропроцессоры Intel, которые вот уже почти сорок лет оптимизируются специально для реализации архитектуры Intel x86, будут обеспечивать удивительные впечатления, неизменно высокую производительность в любых приложениях. Процессоры позволят реализовывать самые разные потребительские решения, будут обеспечивать полную управляемость и удобство интеграции в корпоративном ИТ-окружении. Но мы не одобряем и порицаем нарушение наших патентов и мы рассчитываем, что другие компании будут соблюдать права Intel на свою интеллектуальную собственность. Эффективные инструменты для защиты интеллектуальной собственности позволяют Intel продолжать вкладывать огромные ресурсы, необходимые для дальнейшего развития динамичной архитектуры x86, и Intel будет и впредь бдительно контролировать соблюдение патентов и защищать свои инновации и инвестиции.

Стивен Роджерс (Steven Rodgers) является исполнительным вице-президентом и главным юридическим советником корпорации Intel. Ричард Улиг (Richard A. Uhlig) является заслуженным исследователем Intel в лаборатории Intel Labs и директором подразделения Systems and Software Research.

О корпорации Intel

Intel (NASDAQ: INTC) раздвигает границы технологий, чтобы сделать возможными самые удивительные впечатления. Более подробная информация об Intel и о результатах работы более 100 тысяч сотрудников компании представлена на сайтах newsroom.intel.ru и www.intel.com.

Intel и логотип Intel являются торговыми марками корпорации Intel в США и в других странах.

*Прочие наименования и торговые марки могут быть собственностью соответствующих владельцев.