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X86的PC业界标准地位是如何炼成的？

百家作者：腾讯数码 2018-06-10 06:32:57

本文由腾讯数码独家发布

1978年英特尔8086处理器的发布，在个人计算发展史上是一个分水岭事件。这款芯片的DNA，可能是任何计算机——Windows、Mac或Linux——的中心，它帮助英特尔在众多芯片厂商中脱颖而出，成为世界上最大的芯片厂商。

对于8086巨大的成功而言，最令人意外之处，莫过于最初被设计时人们对它的轻视。这款革命性处理器的历史，是被赋予创新的自由时，一个由聪明的工程师组成的小型团队能够完成壮举的经典传奇。

当8086的开发工作在1976年5月开始时，英特尔高管从来没有想到过它能取得如此巨大的成功。他们对它的定位是，一个小型的权宜之计式项目。他们把公司的希望，寄托在一款完全不同、更精致的处理器8800（后来被发布为iAPX 432）。在一个大多数芯片仍在使用8位数据通道的时代，8800就率先采用32位数据通道。它先进的多任务能力和内存管理电路被集成在处理器中，使操作系统可以只需要更少的代码就能运行。

但8800项目遇到了麻烦。由于英特尔工程师发现其复杂的设计，很难通过当时的芯片工艺实现，8800多次跳票。英特尔的问题还不止于此，它还被Zilog——由前英特尔工程师创办的一家公司——挫败。Zilog借助Z80处理器迅速占领了中档处理器市场。1976年7月发布的Z80，是英特尔成功的8080处理器的增强版克隆品。8080实际上拉开了个人计算机革命的大幕。英特尔当时尚未推出可以与Z80媲美的产品。

临危受命

英特尔高管对8800仍然信心十足，但他们知道他们需要以某种方式回应Zilog的威胁。他们把目光转向了斯蒂芬·摩尔斯（Stephen Morse）——一名36岁的电子工程师，摩尔斯对8800处理器的设计缺陷的批评给他们留下深刻印象。英特尔高层任命摩尔斯为8086处理器的唯一设计师。摩尔斯回忆说，“如果英特尔管理层多少知道一点这一架构将用于许多代产品，甚至用于目前的处理器，他们肯定不会把这一任务交给一个人。”

另外一个原因，也使得英特尔选择摩尔斯设计8086显得很是意外：他是一名软件工程师。之前，在英特尔，处理器设计一直是硬件工程师的“专利”。摩尔斯说，“从软件角度考虑处理器功能，对我们来说还是第一次。问题不是‘我们有提供哪些功能的空间？’，而是‘为了提高软件运行效率，我们需要哪些功能’ ？以软件为中心的方法，被证明在处理器领域掀起了一场革命。”

虽然8086是摩尔斯最得意的项目，但他并非是“一个人在战斗”。其他英特尔员工加入了摩尔斯的团队，其中包括比尔·波尔曼（Bill Pohlman）、吉姆·麦克科威特（Jim McKevitt）和布鲁斯·拉文纳尔（Bruce Ravenel），他们对于8086处理器在1978年夏季推向市场至关重要。

除提出了一些基本要求外——例如8086需要兼容为8080处理器编写的软件、能访问128KB内存，英特尔领导层没有干预摩尔斯的工作。摩尔斯说，“由于没有人会想到其设计能使用这么长时间，没有人干预我的工作，我可以自由地实现自己的想法。”

乏善可陈的发布

发售后，摩尔斯的“作品”几乎没有在计算领域产生什么影响。中档个人计算机市场充斥着大量设计相似的商用计算机，它们配置Z80处理器，运行CP/M——1970年代末非常流行的个人计算机操作系统。8086处理器首先被应用在数款不太知名的PC和终端中。它在便携式计算机市场获得了一席之地（以80C86的形式）。最终，它被微控制器和嵌入式电器市场所接受，最著名的应用是美国航空航天局的航天飞机计划。美国航空航天局在航天飞机的火箭助推器控制诊断测试中使用了8086处理器。

1979年3月，摩尔斯离开了英特尔。然后，一系列似乎平淡无奇的事件，共同使得8086成为业界标准。

摩尔斯离职数天后，英特尔发布了8088处理器——被摩尔斯称作“8086处理器的阉割版”，因为它采用8086处理器16位处理能力的掺假版。由于许多系统仍然采用8位计算技术，8088在两个8位周期中发送16位数据，这使得它能兼容采用8位计算技术的系统。

两年后，IBM开始开发5150型号个人计算机，也是该公司首款只采用低价、现成零部件的PC产品。对于IBM来说，这是一个新颖的概念，它以前强调其专有技术——其他厂商产品不能使用。

很显然，非定制的系统要求配置一款非定制处理器。但选择什么样的处理器呢？IBM决定，其新系统将要求配置一款16位处理器，把选择范围缩小至3款产品：摩托罗拉68000（被应用在第一款Mac计算机中功能强大的16位处理器）、英特尔8086及其阉割版本8088。

据IBM开发团队成员大卫·布拉德利（David J. Bradley）称，该公司首先排除了摩托罗拉的处理器，因为它对英特尔处理器更熟悉，也更满意。使天平向英特尔处理器倾斜的一个因素是，微软已经为8086开发了一款BASIC解释器， 8086和8088采用相同的基本代码。

IBM必须在8086和8088间作出选择。最终，IBM的选择取决于经济因素。布拉德利说，IBM选择了8088，这使得它可以生产价格更低的计算机，因为可以配置更少的ROM和内存。

从某种意义上说，IBM选择哪款英特尔处理器无关紧要。两款处理器都采用由摩尔斯开发的相同的底层8086代码。

从芯片到标准

8086代码是如何成为标准的呢？答案就在于IBM 5150型个人计算机的重要地位。（在PCWorld的25款最出色PC排行榜上，5150排在第六位。）1980年代初期的PC产业，与前苏联解体后的东欧有点相似——不同国家选择了不同的发展方向。数十家公司推出了数十种不同的平台。计算机系统相互不兼容给用户带来不少麻烦，他们渴望能把一台计算机的软件、硬件和外设用于其他计算机。

但是，PC领域的不同零部件开始都支持5150。5150获得成功的一大原因，是其机箱上的IBM标识。与Radio Shack或苹果等竞争对手相比，IBM在企业用户中更受认可。布拉德利说，当时的问题是，“你想购买IBM的计算机，还是想购买一家以水果命名的公司的计算机”？

由于IBM采用了非定制零部件，其他厂商可以生产兼容机——它们也确实开发了与5150兼容的个人计算机。

由于IBM PC成为占有主导地位的个人计算机平台，未来数年英特尔也通过开发升级版的8086处理器，利用这一趋势赚得盆满钵满。英特尔先是推出了80186，而后是80286、80386、80486、奔腾等等，直至目前的酷睿系列。由于大多数这些处理器名称都以数字结尾，英特尔这一系列处理器被称作“X86”，即使是英特尔把处理器命名规则转向以商标命名后——例如奔腾、赛扬和迅驰。其他处理器厂商很快加入了英特尔阵营，AMD、Cyrix、NEC，甚至IBM都推出了它们自己的X86兼容处理器，进一步巩固了X86 PC标准的地位。

合适的地方、合适的时间

据摩尔斯和布拉德利称，我们目前对X86的依赖主要与机遇有关。摩尔斯说，“我只是足够幸运而已，合适的时间在合适的地方工作。”任何聪明的工程师都可能设计出这款处理器。它可能会有一个完全不同的指令集，但目前所有的PC都将基于那个架构。布拉德利笑着说，“如果IBM当时为IBM PC选择了摩托罗拉M68000（确实有人想这样），目前称霸PC产业的将是WinOla双雄而非Wintel双雄。”

X86真正的威力，不在于使处理器运行的具体操作指令，而在于成为通用计算机标准。8086为计算机运行速度、处理能力和性价比的快速发展奠定了基础，竞相改进同一产品的数百家公司间的激烈竞争，推动着PC产业的快速发展。

摩尔斯为8086设计的指令集，仍然是包括从皓龙到速龙再到酷睿2 Quad在内的几乎所有现代PC处理器的核心。为了表明X86标准有多强大，可以考虑下述问题：即使在1978年为8086处理器编写的任何汇编语言软件，可以不加修改地在最新款酷睿系列处理器上运行——只不过速度快了数十万或更高的倍数而已。