x86

x86 to podstawowa architektura zestawu instrukcji procesorów, na której bazują platformy Intel i AMD od dekad.

Skąd wzięła się nazwa x86

x86 oznacza rodzinę architektur procesorów wywodzącą się od układów firmy Intel, których oznaczenia kończyły się na „86”. Początek tej linii stanowił procesor 8086, przedstawiony w 1978 roku. Późniejsze jednostki, między innymi 80186, 80286, 80386 i 80486, zachowywały zgodność z wcześniejszym zestawem instrukcji, dlatego określenie x86 zaczęto stosować jako wspólną nazwę tej rodziny.

Architektura x86 jest architekturą zestawu instrukcji, czyli określa, jakie operacje procesor potrafi wykonywać i w jaki sposób program przekazuje mu polecenia. Nie jest nazwą jednego modelu procesora ani konkretnego systemu operacyjnego. Współczesne procesory Intel i AMD wykorzystują rozszerzenia tej architektury, zachowując możliwość uruchamiania wielu programów napisanych dla wcześniejszych generacji x86.

Od 16 bitów do współczesnego x86-64

Pierwsze procesory z rodziny x86 pracowały w trybie 16-bitowym. Procesor 80386, wprowadzony w 1985 roku, rozszerzył architekturę o tryb 32-bitowy, często nazywany IA-32. Pozwoliło to programom korzystać z szerszych rejestrów i większej przestrzeni adresowej niż w starszych jednostkach. W praktyce system operacyjny oraz aplikacje musiały być przygotowane do konkretnego trybu pracy, ponieważ program 16-bitowy i program 32-bitowy nie korzystają z procesora w identyczny sposób.

Obecnie najczęściej spotykaną odmianą jest x86-64, określana także jako AMD64 lub Intel 64. Rozszerzenie to wprowadziło 64-bitowe rejestry ogólnego przeznaczenia oraz możliwość adresowania znacznie większej ilości pamięci niż w architekturze 32-bitowej. Procesory x86-64 zwykle zachowują również tryby zgodności, dzięki którym system może uruchamiać starsze aplikacje 32-bitowe, o ile zapewnia to używany system operacyjny i jego biblioteki.

Instrukcje, rejestry i tryby pracy procesora

Do podstawowych elementów x86 należą rejestry, jednostka arytmetyczno-logiczna, licznik rozkazów oraz mechanizmy obsługi pamięci i przerwań. Rejestry przechowują tymczasowe dane używane podczas wykonywania instrukcji. W architekturze x86 występują między innymi rejestry ogólnego przeznaczenia, rejestr flag opisujący wynik ostatnich operacji oraz rejestr wskazujący kolejną instrukcję programu. W x86-64 część tych rejestrów została rozszerzona do 64 bitów, a ich liczba dostępna dla kodu ogólnego przeznaczenia również wzrosła.

Ważną cechą x86 jest rozbudowany i zmienny format instrukcji. Pojedyncza instrukcja może mieć różną długość, ponieważ może zawierać prefiksy, kod operacji, opis użytych rejestrów oraz dane adresowe. Taka konstrukcja ułatwia utrzymanie zgodności ze starszym oprogramowaniem, ale zwiększa złożoność dekodowania instrukcji w procesorze. Współczesne układy x86 tłumaczą instrukcje na wewnętrzne mikrooperacje, które są następnie wykonywane w wielu etapach potoku wykonawczego.

Procesor może pracować w różnych trybach, zależnie od oprogramowania uruchamiającego komputer. System 64-bitowy korzysta z trybu długiego, natomiast starsze środowiska mogą używać trybu chronionego albo trybów zgodności. Różnice między tymi trybami wpływają na dostęp do pamięci, sposób wykonywania instrukcji uprzywilejowanych oraz możliwość uruchamiania starszych programów. Sam napis „x86” przy wymaganiach programu może oznaczać wersję 32-bitową, dlatego przy instalacji należy sprawdzić, czy chodzi o x86, x64 czy inną platformę.

x86 w diagnozie laptopa i komputera PC

Informacja o architekturze x86 ma znaczenie przy doborze systemu operacyjnego, sterowników i aplikacji. Program skompilowany dla x86 może być przeznaczony dla środowiska 32-bitowego, podczas gdy oznaczenie x64 wskazuje na wersję 64-bitową. Nie każda aplikacja 32-bitowa wykorzystuje pełne możliwości procesora x86-64, a część nowszych programów nie udostępnia już wersji 32-bitowej. Błędny wybór instalatora może skutkować odmową instalacji, problemami ze sterownikiem albo uruchamianiem aplikacji w trybie zgodności.

Podczas diagnostyki można sprawdzić model procesora, typ zainstalowanego systemu oraz architekturę używanych programów. W systemie Windows podstawowe informacje są dostępne w ustawieniach systemu lub w narzędziu Informacje o systemie. W systemach Linux przydatne są polecenia uname -m i lscpu, które pokazują między innymi architekturę jądra oraz cechy procesora. Wynik takiego sprawdzenia pomaga odróżnić problem zgodności oprogramowania od awarii sprzętowej, na przykład uszkodzenia pamięci, płyty głównej albo samego procesora.

Warszawskie Pogotowie Komputerowe zajmuje się profesjonalną naprawą laptopów, komputerów PC i ich podzespołów, także wtedy, gdy nieprawidłowe działanie wiąże się z doborem sterownika, systemu lub programu dla odpowiedniej odmiany architektury x86.