За последние 30 лет мир персональных компьютеров сильно изменился, и одно из самых значительных, хотя и незаметных, изменений — это совместимость. Сегодня вы вряд ли сожжёте компьютер, подключив к нему неподдерживаемый джойстик. Проще говоря, эту проблему постепенно решила стандартизация.
Один из лучших примеров фундаментального стандарта — это PCI (англ. Peripheral Component Interconnect, межсоединение периферийных компонентов — стандартная шина для подключения дополнительных плат к материнской плате компьютера), который появился в начале 1990-х и более 30 лет назад стал использоваться в первых массовых компьютерных устройствах.
Слоты PCI и по сей день применяются для подключения сетевых и звуковых карт, дисковых контроллеров и другой периферии к материнским платам через шину (канал для передачи данных и управляющих сигналов между функциональными блоками компьютера), которая передаёт данные и управляющие сигналы.
Уроки, извлечённые при создании PCI, постепенно сформировали и другие стандарты, как USB (англ. Universal Serial Bus, универсальная последовательная шина), и в конечном счёте сделали компьютеры более простыми и удобными в использовании. Так как же мы получили PCI? Благодаря хитроумному обману.
Читайте: Кто изобрёл Флешку – Забытая история сингапурского гения и патентных войн
Принятие стандартов: подарок IT-индустрии самой себе
В 1980-х годах, когда мир пользовался Apple II, Commodore 64 или машиной на MS-DOS (дисковая операционная система от Microsoft, предшественница Windows), вы, по сути, были заперты в одной экосистеме.
Дискеты часто были несовместимы. Периферийные устройства не работали на разных платформах. Если вы хотели продавать компьютерное оборудование в 1980-х, вам приходилось создавать несколько версий одного и того же устройства.
Например, KoalaPad был популярным графическим планшетом в начале 1980-х, который продавался для множества платформ, включая Atari 800, Apple II, TRS-80, Commodore 64 и IBM PC. По сути, это было одно и то же устройство для каждой платформы.
Производителю приходилось выпускать 5 разных версий с пятью разными производственными процессами, пятью разными разъёмами, пятью разными пакетами программного обеспечения и огромными накладными расходами. Это было расточительно, делало производство оборудования дорогим и запутывало потребителей.
Ситуация начала медленно меняться примерно в 1982 году, когда стал набирать обороты рынок клонов IBM PC. Это была счастливая случайность — решение IBM использовать для своего ПК стандартные, доступные на рынке компоненты, непреднамеренно превратило их в стандарт де-факто.
Постепенно компьютерным платформам становилось всё труднее существовать в изоляции. Даже когда сама IBM попыталась (и провалилась) навязать миру кучу проприетарных стандартов в своей линейке PS/2, это не сработало. Но джинн был выпущен из бутылки – и уже было слишком поздно.
Так как же мы пришли к тем стандартам, которые у нас есть сегодня, в частности, к стандарту плат расширения PCI?
PCI был не единственным вариантом — можно утверждать, что, сложись всё иначе, мы бы все сейчас использовали NuBus (параллельная 32-битная шина, использовавшаяся в компьютерах Macintosh) или Micro Channel architecture (MCA – проприетарная шина IBM для линейки PS/2).
PCI оказался стандартом, рассчитанным на долгую перспективу, далеко опередив другие конкурирующие стандарты своей эпохи. Кто же возглавил продвижение этого стандарта? Intel.
Хотя PCI была кросс-платформенной технологией, она оказалась важной стратегией для производителя чипов, позволившей укрепить своё влияние на рынке ПК в то время, когда IBM сбавила обороты, решив сосредоточиться на собственной архитектуре PowerPC (архитектура микропроцессоров, созданная альянсом Apple, IBM и Motorola) и более узких проектах, как ThinkPad, и больше не определяла архитектуру ПК.
Идея PCI была проста: создать стандарт межсоединений, который не был бы ограничен одной линейкой процессоров или одной шиной. Но не путайте стандартизацию с сотрудничеством. PCI был лишь шахматной фигурой на доске — частью совсем другой игры, но не той, в которую играли производители ПК.
В 1990-х Intel была нужна только победа
В годы, предшествовавшие выходу чипсета Pentium от Intel в 1993 году, существовал определённый скептицизм относительно того, сможет ли Intel сохранить свой статус лидера в области настольных компьютеров.
В сегменте недорогих потребительских машин начали заявлять о себе такие игроки, как Advanced Micro Devices (AMD) и Cyrix (компании-разработчики процессоров, конкурировавшие с Intel).
В топовом сегменте профессионального рынка компьютеры уровня рабочих станций от Sun Microsystems, Silicon Graphics и Digital Equipment Corporation намекали, что в долгосрочной перспективе для Intel места может и не быть. А с фланга компания внезапно столкнулась с тройной угрозой в лице IBM, Motorola и Apple, чей чип PowerPC вот-вот должен был выйти на рынок.
В статье Bloomberg того периода Intel описана зажатой между этими различными силами:
Если её конкуренты продолжат набирать силу, Intel со временем может потерять позиции по всем фронтам.
Это непустая угроза. Cyrix Corp. и Chips & Technologies Inc. воссоздали — и улучшили — процессор Intel 386, не нарушая, по их словам, авторских прав или патентов. AMD, по крайней мере временно, выиграла в суде право производить клоны 386 по лицензионному соглашению, которое Intel аннулировала в 1985 году.
За последние 12 месяцев AMD завоевала 40% рынка, который с 1985 года принёс Intel 2 млрд долларов прибыли и денежные резервы в 2,3 млрд. Следующим может пострадать 486-й. Intel снижала на него цены быстрее, чем на любой новый чип в своей истории. А в середине мая она урезала цену ещё на 50% на одну из моделей после того, как Cyrix анонсировала чип с похожими характеристиками.
Хотя средняя цена 486-го всё ещё в 4-раза выше, чем у 386-го, аналитики говорят, что прибыль Intel в этом году может вырасти менее чем на 5%, примерно до 850 млн долларов. Но чипы Intel сталкиваются и с другой проблемой. Снижение спроса на персональные компьютеры замедлило инновации в передовых ПК.
Это создало пробел в верхнем — и самом прибыльном — сегменте рынка настольного ПК, который стремятся заполнить Sun, Hewlett-Packard Co. и другие производители мощных рабочих станций. Благодаря микропроцессорам, основанным на технологии RISC (англ. Reduced Instruction-Set Computing, вычисления с сокращённым набором команд), их рабочие станции имеют ослепительную графику и большую производительность.
Это удобно для выполнения сложных задач и быстрой передачи данных по сетям. И некоторые из них так же дёшевы, как и высококлассные ПК. Поэтому производители рабочих станций теперь вторгаются на территорию таких покупателей ПК, как биржевые трейдеры, банки и авиакомпании.
Как оказалось, это была глубокая недооценка рыночных позиций Intel. На самом деле компания была в прекрасном положении, чтобы определять направление развития отрасли через стандартизацию.
У неё было прямое влияние на то, что появлялось на материнских платах миллионов компьютеров, и это давало компании огромную власть. Если бы Intel не захотела поддерживать какой-либо стандарт, этот стандарт, скорее всего, был бы обречён.
Как Intel сокрушила комитет по стандартизации на пути к важнейшей технологии
VESA (англ. Video Electronics Standards Association, Ассоциация стандартов видеоэлектроники) сегодня, пожалуй, известна в основном системой креплений для мониторов и технологией DisplayPort.
Но в начале 1990-х она работала над ориентированным на видео преемником внутренней шины ISA (англ. Industry Standard Architecture, архитектура промышленного стандарта), широко используемой в клонах IBM PC.
Шина, физическая проводка, позволяющая процессору общаться с внутренними и внешними периферийными устройствами, является своего рода основой компьютера, а в неподходящих условиях — узким местом. Слот расширения ISA, ставший стандартом де-факто в 1980-х, дал рынку клонов IBM PC основу для развития в течение первого десятилетия.
Но к началу 1990-х годов для приложений с высокой пропускной способностью, особенно для видео, он сдерживал инновации. Он был просто недостаточно быстрым, даже после того, как его модернизировали с 8-битной до 16-битной передачи данных.
Именно здесь на сцену вышла VL-Bus (англ. VESA Local Bus, локальная шина VESA).
Разработанный для работы только с видеокартами, этот стандарт предлагал более быстрое соединение и мог обрабатывать 32-бита данных. Он был нацелен на стандарт Super VGA (стандарт видеоадаптеров с высоким разрешением), который предлагал более высокое разрешение (до 1280x1024 пикселей) и более насыщенные цвета в то время, когда Windows начала завоёвывать рынок.
Чтобы преодолеть ограничения шины ISA, производители видеокарт и материнских плат начали сотрудничать над проприетарными интерфейсами, создав множество несовместимых графических шин.
Отсутствие единого подхода к Super VGA и привело к формированию VESA. Новый слот VESA, который расширял существующую 16-битную шину ISA дополнительным 32-битным разъёмом специально для видео, был попыткой это исправить. Это был не гигантский скачок, а скорее временное решение на пути к лучшей графике.
И казалось, что Intel собирается поддержать VL-BUS. Но была одна проблема — на самом деле Intel эта идея не нравилась. Но «синяя» компания не давала этого понять компаниям, поддерживающим комитет VESA, до тех пор, пока им не стало слишком поздно, чтобы реагировать.
Intel раскрыла свои карты позже весьма интересным способом, по словам технического репортёра The San Francisco Examiner Джины Смит:
До сих пор практически все ожидали, что так называемая технология VL-Bus от VESA станет стандартом для создания продуктов с локальной шиной. Но всего за две недели до того, как VESA планировала объявить о своих результатах, Intel ошеломила комитет по локальной шине VESA, заявив, что в итоге не будет поддерживать эту технологию.
В письме, направленном чиновникам комитета, Intel заявила, что поддержка технологии локальной шины VESA «больше не отвечает интересам Intel». И по слухам, далее предложила, чтобы VESA и Intel работали вместе, дабы минимизировать негативное освещение в прессе, которое может возникнуть в результате этого решения.
Удачи, Intel. Потому что теперь, когда Intel планирует объявить о конкурирующей группе, в которую входят такие гиганты аппаратного обеспечения, как IBM, Compaq, NCR и DEC, клиенты и инвесторы (и пресса) будут задаваться вопросом, что происходит.
Неудивительно, что люди, работающие в VESA, обижены, сбиты с толку и разгневаны. «Это политический кошмар. Мы крайне удивлены, что они так поступают», — сказал Рон Маккейб, председатель комитета и менеджер по продуктам в компании Tseng Labs, члене VESA. «Мы всё равно будем зарабатывать деньги, и Intel будет зарабатывать деньги, но вместо одного стандарта теперь будет два. И в итоге пострадает клиент».
Но Intel увидела возможность оставить свой след в компьютерной индустрии. Эта возможность появилась в виде PCI, технологии, которую подразделение Intel Architecture Labs начало разрабатывать примерно в 1990 году, за 2 года до рокового отказа от VESA. По сути, Intel играла на два фронта в вопросе стандартов.
Почему PCI
Зачем совершать такой резкий разворот, внезапно подставляя уважаемый отраслевой орган по стандартизации?
Помимо, желания оставить свой след в стандарте, Intel также увидела возможность создать что-то более ориентированное на будущее; что-то, что могло бы принести пользу не только видеокартам, но и каждой плате расширения в компьютере.
Как писал Джон Р. Куинн в PC Magazine в 1992 году:
Спецификация шины PCI от Intel требует больше работы со стороны производителей периферийных чипов, но предлагает несколько теоретических преимуществ перед VL-Bus.
Во-первых, позволяет работать на шине PCI до десяти периферийным устройствам (включая контроллер PCI и опциональный контроллер шины расширения для ISA, EISA или MCA). Она ограничена 33 МГц, но позволяет контроллеру PCI использовать 32-битное или 64-битное соединение для передачи данных с ЦП.
Во-вторых, PCI позволяет ЦП работать одновременно с периферийными устройствами, управляющими шиной (bus-mastering) — необходимая возможность для будущих мультимедийных задач. А подход Intel допускает полноценный пакетный режим (burst mode) для чтения и записи (Intel 486 допускает пакеты только при чтении).
По сути, архитектура PCI представляет собой мост между ЦП и локальной шиной с буферами FIFO (англ. First In, First Out, «первым пришёл — первым ушёл» — принцип организации очереди данных). Intel называет её «промежуточной» шиной, потому что она предназначена для отделения ЦП от шины расширения, сохраняя при этом 33-МГц 32-битный путь к периферийным устройствам.
При таком подходе контроллер PCI позволяет ставить в очередь операции чтения и записи между ЦП и периферией PCI. Теоретически это позволило бы производителям использовать одну и ту же конструкцию материнской платы для нескольких поколений ЦП. Это также означает, что для интерфейса PCI и периферийных чипов требуется более сложная логика контроллера.
Иными словами, VESA придумала чуть более быстрый стандарт шины для следующего поколения видеокарт, достаточно быстрый, чтобы удовлетворить потребности пользователей недавнего микропроцессора Intel i486.
Intel же придумала интерфейс, предназначенный для того, чтобы перекроить следующее десятилетие компьютерной техники, которым она позволила бы пользоваться и своим конкурентам.
Эта шина позволила бы людям обновлять свой процессор на протяжении нескольких поколений без необходимости менять материнскую плату. Intel пришла с ружьём на ножевой бой, и это в кратчайшие сроки сделало всю дискуссию о VL-Bus незначительной.
В результате, как бы ни были раздосадованы в VESA, Intel консолидировала власть, создав открытый стандарт, который в итоге завоевал следующее поколение компьютеров. Конечно, Intel позволила другим компаниям использовать стандарт PCI, даже Apple, которые не вели с Intel прямого бизнеса в области ЦП.
Но Intel, продвинув PCI, сделала себя значимой для всего следующего поколения компьютерной индустрии, обеспечив вторую точку опоры в аппаратном обеспечении. Как оказалось, маркетинговый слоган Intel Inside не ограничивался одними процессорами.
Влияние внедрения PCI от Intel ощущается до сих пор: три десятилетия после того, как PCI стал основным потребительским стандартом, мы всё ещё используем производные PCI в современных вычислительных устройствах.
PCI и другие стандарты
Если рассматривать PCI и его преемника PCI Express не столько как способы подключения периферийных устройств к компьютерам, сколько как способ для Intel сохранить доминирование в индустрии ПК, проявляется нечто интересное в стандартизации.
Оказывается, возможно, величайшей инвестицией Intel в компьютерную технику в 1990-х годах был не чипсет Pentium, а инвестиции в Intel Architecture Labs, которая незаметно улучшала всю компьютерную индустрию, работая над вещами, которые разочаровывали как потребителей, так и производителей.
По сути, когда IBM начала отводить взгляд от огромного рынка клонов, который она невольно создала в этот период, Intel использовала стандартизацию, чтобы заполнить вакуум. И это сработало, сделав «синюю» компанию неотъемлемой частью компьютерного оборудования за пределами ЦП.
Фактически устройства, которыми вы пользуетесь ежедневно — и в создании которых Intel не принимала никакого участия — извлекли огромную пользу из работы компании над стандартами. Если вы когда-либо использовали устройство с подключением USB или Bluetooth, можете поблагодарить за это Intel.
Вот 5-производных от оригинального стандарта PCI:
- AGP (Accelerated Graphics Port). Ускоренный графический порт. Фактически это был подход к стандарту VL-Bus, но уже на основе PCI — слот, специально предназначенный для графики. Этот порт предоставлял доступ к более быстрым видеокартам в то время, когда 3D-графика начала массово выходить на рынок. Появился вскоре после оригинального стандарта PCI.
- PCI-X. Несмотря на название, Intel была в меньшей степени вовлечена в этот стандарт, предназначенный для высокопроизводительных рабочих станций и серверов. Стандарт был разработан IBM, Compaq и Hewlett-Packard и удваивал пропускную способность существующего стандарта PCI. Он был выпущен незадолго до слияния HP и Compaq в 2002 году. Но оказался тупиковым: он не получил широкого распространения в ПК, вероятно, потому, что Intel решила не давать технологии своё благословение, и недолго использовался в линейке Power Macintosh G5.
- PCIe (PCI Express). Это обновление PCI, которое Intel решила благословить, и именно оно используется в настольных компьютерах сегодня, отчасти потому, что было разработано для обеспечения увеличения гибкости по сравнению с PCI в обмен на несколько большую сложность. Ключевым подходом PCIe является использование «линий» скорости передачи данных, что позволяет высокоскоростным картам, как графические адаптеры, получать большую пропускную способность (до 16 линий), а более медленным технологиям, как сетевые или звуковые адаптеры, — меньшую. Это обеспечило PCIe беспрецедентную обратную совместимость: технически возможно запустить современную карту на порте PCIe первого поколения в обмен на более низкую скорость — и позволило стандарту продолжать совершенствоваться. Чтобы дать представление о том, как далеко он продвинулся: одна линия PCIe 5-поколения примерно так же быстра, как 16-линейный слот 1-поколения.
- Thunderbolt. Thunderbolt можно рассматривать как способ доступа к линиям PCIe через кабель. Впервые использованный Apple в 2011 году, в последние годы он стал обычным явлением на ноутбуках всех мастей. В отличие от PCI и PCIe, которые свободны для всех производителей, Thunderbolt тесно связан с Intel. Это означало, что её конкурент AMD традиционно не предлагал порты Thunderbolt до появления USB 4 — переработанной формы стандарта Thunderbolt 3.
- NVMe (Non-Volatile Memory Express). Этот популярный стандарт, поддерживаемый Intel и датируемый 2011 годом, полностью переписал наше представление о хранилищах в компьютерах. Когда-то технология, основанная на механических элементах, NVMe позволила достичь всё более высоких скоростей обмена данными с твердотельными накопителями, используя инновации в PCIe. Современные накопители NVMe, которые достигать скоростей свыше 6000 мегабайт в секунду, примерно в 10 раз быстрее сопоставимых твердотельных накопителей SATA (стандарт подключения накопителей, пришедший на смену PATA), которые ограничены скоростью 600 МБ/с. И, благодаря соответствующему стандарту карт расширения M.2, они намного меньше и значительно проще в установке.
Крейг Кинни, директор Intel Architecture Labs в 1990-х, лучше всех выразился в 1995 году, придя к соглашению с Microsoft об архитектуре 3D-графики для платформы ПК: «Для нас важно то, что мы движемся в одном направлении. Теперь мы работаем на сходящихся путях».
Это было о сотрудничестве с Microsoft. Но на самом деле это был modus operandi Intel (привычный образ действия, образующий определённую закономерность) на протяжении десятилетий — что хорошо для технологической отрасли, то хорошо для Intel.
Инновации, разработанные или изобретённые Intel — как Thunderbolt, ультрабуки и мини-ПК Next Unit of Computing (NUC) — во многом определили то, как мы используем компьютеры сегодня.
При всех разговорах о Законе Мура как движущей силе успеха Intel, истинная история может заключаться в её невероятной способности «пасти котов» (организовывать разрозненные группы). Это компания, которая создаёт стандарты, и строит индустрию.
Даже сейчас, когда Intel сталкивается с растущей конкуренцией со стороны процессорных игроков, как ARM (архитектура процессоров, лицензируемая множеством компаний), Apple и AMD, пока она не упускает из виду роль, которую стандарты сыграли в её успехе, она может продержаться ещё немало лет на рынке.
Ирония в том, что победная серия Intel в области стандартизации, продолжающаяся уже более трёх десятилетий, возможно, началась в тот день, когда компания решила уйти из комитета по стандартизации.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU