Jest tylko dwóch dostawców rdzeni procesorów x86, właściciel adresu IP Intel i jedyny żyjący licencjobiorca zdolny do produkcji współczesnych rdzeni procesorów, AMD. Wszelkie nowe dodatki do ISA wprowadzone przez którąkolwiek z tych dwóch firm muszą przejść przez trud ich duopolistycznej konkurencji, zanim dostawcy systemu będą mogli założyć, iż istnieje jednolita baza instalacyjna umożliwiająca wdrożenie czegoś nowego. x86 jest tego przegranym netto, a Arm jest zwycięzcą netto. Arm Holdings nie produkuje własnego sprzętu, z wyjątkiem ciągłego rozwijania architektury maszyn Arm i własnego zestawu rdzeni procesorów o konstrukcji referencyjnej, które może wdrożyć każdy licencjobiorca. Wielki marsz firmy ARM rozpoczął się od małych urządzeń wbudowanych, a następnie eksplodował w komputerach klienckich z układami SoC do telefonów. Istnieją teraz procesory serwerowe oparte na architekturze ARM, a architektura wkracza na ostatni rynek, na którym panuje x86 – komputery PC. Procesory Apple z serii M konkurują ze wszystkimi segmentami procesorów do komputerów PC — od klasy 7 W po klasę HEDT/stacji roboczych. Qualcomm wkroczył w tę przestrzeń ze swoją rodziną Snapdragon Elite, a teraz Dell wierzy, iż NVIDIA w 2025 roku rzuci wyzwanie procesorom klienckim. Następnie jest RISC-V. Intel w końcu zrobił coś, co powinien był zrobić dwie dekady temu — utworzył wielomarkową grupę doradczą ds. ekosystemów. Oto, czym jest i, co ważniejsze, czym nie jest.
We wtorek, 15 października, Intel i AMD wspólnie ogłosiły powołanie Grupy Doradczej ds. Ekosystemu x86. Obie firmy są w tej grupie równymi sobie dostawcami procesorów x86. Jest kilku założycieli, którzy są wielkimi nazwiskami w branży technologicznej, i kilku wybitnych liderów branży. Należą do nich Dell, Broadcom, Google Cloud, HP, HPE, Lenovo, Meta, Microsoft, Oracle i Red Hat. Do luminarzy zaliczają się Linus Torvalds, twórca Linuksa i Tim Sweeney z Epic Games. Powyższą listę członków założycieli i luminarzy można podzielić na odpowiednich dla klienta i związanych z przedsiębiorstwem. Tim Sweeney to jedno z największych nazwisk w branży gier, a silnik Unreal Engine dominuje na wszystkich platformach do gier. Linux to głównie system operacyjny dla przedsiębiorstw — nie, Android nie jest dystrybucją Linuksa, to wysoce zróżnicowany system operacyjny z własnymi interfejsami API, który korzysta z jądra Linuksa.
Czym jest Grupa Doradcza ds. Ekosystemu x86
Jest to grupa specjalnego interesu składająca się z firm Intel, AMD (dostawców sprzętu), członków założycieli i luminarzy branży, która dba o spójność architektury x86 jako architektury maszynowej oraz o dwustronną komunikację pomiędzy dostawcami sprzętu i członkami grupy, kształtować przyszłość x86. Mówiąc najprościej, ma na celu tworzenie i wdrażanie standardów w interfejsach architektonicznych, a co najważniejsze, ISA, czyli zestawach instrukcji.
Zaczęliśmy nasz opis od sprawdzenia przypadku testowego AVX-512. Grupa doradcza ds. ekosystemu x86 jest utworzona, aby zapobiec dokładnie takiej sytuacji, w której po 11 latach od powstania AVX-512 ma niezwykle niespójną implementację w firmach Intel i AMD oraz ich stosach produktów, więc niezależni dostawcy systemu woleliby go nie wdrażać. x86 jest konkurencyjny pod względem wydajności w porównaniu z innymi architekturami maszyn i ich zestawami instrukcji.
Głównym celem Grupy Doradczej jest zapewnienie wspólnego opracowywania i wdrażania najnowszych interfejsów ISA i sprzętu oraz zgodności w całym ekosystemie, dzięki czemu przyszłe technologie będą bardziej przewidywalne, a niezależni dostawcy systemu będą mogli lepiej na nie reagować.
Czym nie jest Grupa Doradcza ds. Ekosystemów
Intel „Arrow Lake” i AMD „Granite Ridge” nie są do siebie podobne na poziomie sprzętowym — to dwa zupełnie różne kawałki krzemu, z inną konstrukcją chipa, a ich rdzenie procesorów nie są do siebie podobne na poziomie sprzętowym. Jedyne, co jest między nimi wspólne, to x86 ISA i kilka standardowych interfejsów platformy, takich jak pamięć i PCIe. A jednak pomimo tak ogromnego zróżnicowania w konstrukcji sprzętu, procesory Intel i AMD osiągają różnice w wydajności w granicach 5% w danym segmencie cenowym. Ta różnorodność konstrukcji sprzętu nie ulegnie zmianie.
Celem Grupy Doradczej ds. Ekosystemów nie jest standaryzacja rdzenia x86, a jedynie ISA. Jest to sposób dla ekosystemu niezależnych dostawców systemu na ciągłe informowanie firm Intel i AMD, czego oczekują, a dla obu firm na dostarczanie ich. „Oto nasz rdzeń procesora. Może obsłużyć te same instrukcje, co rdzeń naszego konkurenta, ale z lepszą wydajnością i efektywnością” – taki byłby ostateczny cel ekosystemu z punktu widzenia dostawców sprzętu. Dla niezależnego dostawcy systemu jest to pewność, iż do roku 2029 nowy zestaw instrukcji będzie ogólnie dostępny zarówno u Intela, jak i AMD, a oni będą mogli zaplanować plan rozwoju systemu tak, aby był z tym zgodny.
Co dalej? Czy to wystarczy?
Utworzenie tej Grupy Doradczej ds. Ekosystemu nie byłoby możliwe bez firmy Intel, która jest właścicielem adresu IP dla x86. AMD prawdopodobnie dołączyło do tej inicjatywy, ponieważ widzi wartość w posiadaniu takiego ekosystemu i bardziej sprawiedliwym dzieleniu się technologiami z Intelem w zakresie zestawów instrukcji i interfejsów architektury. Ale czy to wystarczy, aby konkurować z Arm i RISC-V? Firma Arm ma dwudziestoletnią przewagę w posiadaniu komisji ds. przeglądu architektury i 20-krotnej 20-krotnej przewadze listy dostawców sprzętu wdrażających procesory Arm dwarves x86. choćby ktoś taki jak MediaTek, który koncentruje się głównie na układach SoC telefonów, może opracować nowy serwer procesor w niecały rok. x86 potrzebuje świeżej krwi w przestrzeni dostawców sprzętu, ale może to nastąpić tylko wtedy, gdy Intel i AMD będą skłonne zrezygnować z części udziału w rynku.
Architektura maszyn x86 wymaga poważnego uporządkowania, a x86S jest jej przyszłością. Tylko 64-bitowa wersja x86, która porzuca 32-bitową kompatybilność aplikacji, standaryzację x86S można przyspieszyć dzięki utworzeniu Grupy Doradczej ds. Ekosystemu. x86S porzuca 16-bitowy tryb rzeczywisty, 32-bitowy tryb chroniony i tryb v86 (wirtualny 8086), pozbywa się starszego mechanizmu przełączania zadań, znacznie upraszcza obsługę przerwań, zwiększa bezpieczeństwo poprzez porzucenie przywilejów ring-1 i ring-2 poziomów (pozostawiając tylko tryb użytkownika ring-0 i ring-3) oraz ulepszone zarządzanie pamięcią poprzez wyeliminowanie struktur stronicowania innych niż długie. Zmiany te znacznie upraszczają x86, poprawiają bezpieczeństwo i sprawiają, iż x86 jest bardziej gotowy na przyszłość. Przejście na x86S okaże się najważniejsze dla przyszłości x86, a coś takiego jak Grupa Doradcza ds. Ekosystemu x86 nie mogła pojawić się w lepszym momencie. Istnieją inne pokrewne, przyszłościowe rozwiązania, takie jak UCIe, które ułatwia projektowanie zdezagregowanych chipów, inicjalizacja sprzętu OpenSIL na chipie (standaryzacja mikrokodu).
Podsumowując, miło jest mieć Grupę Doradczą ds. Ekosystemów Intel-AMD x86. Wreszcie jest coś, co może złagodzić szkodliwe skutki niezwykle konkurencyjnego duopolu i zapewnić, iż x86 będzie mógł lepiej stawić czoła Armowi przez następne kilka dekad, wygładzając znacznie- potrzebne przejście na x86S, OpenSIL i inne technologie przyszłości. Nie utrudnia to innowacji, a firmy Intel i AMD mają wystarczającą motywację, aby przez cały czas naciskać na szybsze i wydajniejsze mikroarchitektury.
