طاقم تعليمات X86 في معالجات IntelوAMD ، يضيع الوقت والطاقة و المال!

[Hameedo]

طاقم تعليمات X86 في معالجات Intel و AMD ، يضيع الوقت والطاقة و المال !

قام أحد خبراء التطويعات البرمجية في الحاسوب بتقديم عريضة التماسية ، يطلب فيها تنظيف وتنظيم طاقم تعليمات X86 العتادي والمستخدم في معالجات Intel و AMD ، والسبب .. أنها غير كفأة ، ومزدحمة ، ومعقدة ، و بطيئة !

ارتكزت عريضة الخبير علي عدة محاور أساسية :

أولا: عدد تعليمات X86 يزيد عن الألف ، وهو عدد كبير جدا جدا ، ويلزم هذا العدد الكبير مصممي المعالجات علي زيادة تعقيد تصميم المعالج حتي يدعم هذا العدد الكبير ، كما يربك ويحير المبرمجين الذي يتضررون من الحاجة الي استخدام كل تلك التعليمات ، في حين أن بامكان الجميع الاكتفاء بعدد محدود من التعليمات ، وتعظيم كفائتها بحيث تؤدي معظم الوظائف المطلوبة ، وغني عن الذكر أن عدد التعليمات الكبير يقلل من الأداء ، مقارنة بالعدد الصغير .

ثانيا : يدعم طاقم تعليمات X86 كل التعليمات التي صدرت من شركة Intel ، منذ أيام المعالج البدائي 8086 ، والذي صدر منذ ثلاثين عاما ! أي أن معالجاتنا حاليا ، تحتوي علي دعم عتادي لتعليمات برمجية عتيقة ، ليس لها فائدة ، مما يعود علينا بالضرر ، حيث يتطلب هذا الدعم المزيد من التعقيد في تركيب المعالجات ، الأمر الذي يزيد من مساحة وحجم المعالج ، واستهلاكه للطاقة ، والأسوأ أن كل ذلك يحدث في غير فائدة ، فحتي أنظمة التشغيل الحديثة ترفض دعم البرامج التي صدرت منذ خمسة أعوام مثلا !

ثالثا : وهذه النقطة هي نتيجة نهائية للنقطتتين السابقتين ، حيث تتأثر عملية ترجمة التعليمات Instruction Decode ، والتي ينبغي علي كل معالج القيام بها ، وتصبح عملية بطيئة ومعقدة بلا لزوم ، وذلك بسبب عدد التعليمات الكبير أولا ، وبسبب الدعم الغير مبرر للبيانات العتيقة ثانيا ، مما جعل من عملية الترجمة نقطة اختناق أساسية في أي معالج ، ويزداد حجم نقطة الاختناق كلما زاد تعقيد البيانات التي ينبغي ترجمتها .




رابعا : ابتكارات Intel تختلف عن ابتكارات AMD ، وكلا من الفريقين يحرص علي ابقاء أسرار ابتكاراته قيد الكتمان ، مما يخلق جوا من الحيرة عند كتابة البرمجيات ، حيث جيب كتابتها بشكل يراعي الاختلافات بين الفريقين .

خامسا : وهذه النقطة مبنية علي النقطة الرابعة ، حيث ينشأ في صناعة البرمجيات جوّ من تفضيل ابتكار معين لشركة معينة علي ابتكارات الشركة الأخري ، وميل تقني لاستخدامها بدلا من الأخري ، لكن المشكلة تنشأ عندما تقرر الشركة الأخري دعم ابتكاراتها حتي النهاية ، وفي كل الاصدارات القادمة من معالجاتها ، دون الالتفات الي كون ابتكاراتها تستخدم أم لا ، مما يزيد من تعقيد تصميم المعالجات أيضا !

سادسا : دعم تعليمات جديدة أصبحت مسألة تسويقية ، أكثر منها تقنية ، فمطوري البرامج هم آخر من يعلم عن الاصدارات الجديدة ، في حين أنه ينبغي أن يكونوا هم أول من يعلم ، وينبغي أن يتم استشارتهم في مدي صلاحية التعديلات الجديدة في توفير السهولة والبساطة في عملهم ، لكن العكس هو ما يحدث للأسف .

سابعا : دعم تعليمات جديدة دون أن يكون لها استخدام فعلي بين المطورين ، لا لسبب الا لأغراض تجارية ، مثل التفاخر بأن معالج كذا يدعم عدد كذا من التعليمات ، ويحدث ذلك دون النظر الي ما اذا كانت تلك التعليمات تضيف قيمة حقيقية أم لا .

الخلاصة :أصبح طاقم تعليمات X86 مقلبا للقمامة ، يستقبل كل ما هو قديم ومنعدم الكفاءة وغير مريح ، كما أصبح مرتعا لكل من هب ودب ليقرر مصيره ، دون النظر الي اعتبارات تقنية ، ولكن لاعتبارات تسويقية !

من ناحية برمجية لا يهمنا ذلك كثيرا كمستخدمين ، لكن من ناحية عتادية فهو يهمنا جميعا ، فمعالجات X86 اصبحت معقدة التصميم بلا داع ، كما أصبح أداؤها أقل من النسبة التي يفترض أن تكون عليها ،كما زاد معدل استهلاكها للطاقة ، ونتيجة لذلك أصيب معدل تطور الحواسيب بالعرقلة ، كما ازدادت مساحة البرامج التي نستخدمها بدون فائدة حقيقية ، وبلا سبب سوي دعم الابتكارات العديدة المختلفة بين مصنعي المعالجات ، والتي تؤدي في الغالب نفس الوظيفة لكن باسم مختلف ، الأمر الذي يأكل من السعة التخزينية لأقراصنا الصلبة ، وذواكرنا العشوائية RAM .

يبدو أن الأوان قد حان لاستبدال طاقم التعليمات كله ، وابتكار طاقم جديد ، يعطي أولوية مطلقة للكفاءة في التصميم ، والبساطة في معالجة التعليمات ، ولا أملك الا أن أنظر الي مثال حقيقي تتمثل فيه تلك الصفات ، وهي معالجات ARM ، والتي تستخدم طاقم التعليمات المخّفض RISC ، بعدد قليل من التعليمات ، ومع الحفاظ علي بساطة وصغر حجم التعليمات في نفس الوقت .
____________________________________
المزيد من المعلومات حول طاقم التعليمات المخفّض RISC والفروق بينه وبين X86 .

[التنين الجامح]

بما أن المشكلة سببها تجاري فلا أعتقد أن AMD & Intel سوف تصغيان للأمر .
ولكن نأمل أن يتم ذلك
وشكرا على الموضوع

[super dentist]

يشرفني ان اكون اول القارئين للموضوعك
وفعلا x86 اخذت اكثر من حقها فلنفتح بابا جديدا للتقنيات الاحدث والاسهل برمجيا
وشكرا لك

[S@M]

الخلاصة :أصبح طاقم تعليمات X86 مقلبا للقمامة ، يستقبل كل ما هو قديم ومنعدم الكفاءة وغير مريح ، كما أصبح مرتعا لكل من هب ودب ليقرر مصيره ، دون النظر الي اعتبارات تقنية ، ولكن لاعتبارات تسويقية !

من ناحية برمجية لا يهمنا ذلك كثيرا كمستخدمين ، لكن من ناحية عتادية فهو يهمنا جميعا ، فمعالجات X86 اصبحت معقدة التصميم بلا داع ، كما أصبح أداؤها أقل من النسبة التي يفترض أن تكون عليها ،كما زاد معدل استهلاكها للطاقة ، ونتيجة لذلك أصيب معدل تطور الحواسيب بالعرقلة ، كما ازدادت مساحة البرامج التي نستخدمها بدون فائدة حقيقية ، وبلا سبب سوي دعم الابتكارات العديدة المختلفة بين مصنعي المعالجات ، والتي تؤدي في الغالب نفس الوظيفة لكن باسم مختلف ، الأمر الذي يأكل من السعة التخزينية لأقراصنا الصلبة ، وذواكرنا العشوائية RAM .

يبدو أن الأوان قد حان لاستبدال طاقم التعليمات كله ، وابتكار طاقم جديد ، يعطي أولوية مطلقة للكفاءة في التصميم ، والبساطة في معالجة التعليمات ، ولا أملك الا أن أنظر الي مثال حقيقي تتمثل فيه تلك الصفات ، وهي معالجات ARM ، والتي تستخدم طاقم التعليمات المخّفض RISC ، بعدد قليل من التعليمات ، ومع الحفاظ علي بساطة وصغر حجم التعليمات في نفس الوقت .

شكرا ....حميدو على على تعبك فى ترجمة هذا المقال الهام ...واتفق مع كل كلمة جائت فية .....

والحقيقة ان دة مش غريب بعد محاولاات انتيل المستميتة لقتل اى ابتكار جديد يظهر فى عالم الحواسب حتى تظل لها

الهيمنة والسيطرة على سوق المعالجات الخاصة الحواسب ..:ah19::ah19::ah19:


فتكون النتيجة هى عرقلة التقدم وقتل كل ما هو جديد وهام ....وتأخر التطوير .....من اجل حفنة من الدولارات :ah19::ah19:

[khalilo_1991]

شكرا على الموضوع المميز

[shaker3]

ثانيا : يدعم طاقم تعليمات X86 كل التعليمات التي صدرت من شركة Intel ، منذ أيام المعالج البدائي 8086 ، والذي صدر منذ ثلاثين عاما ! أي أن معالجاتنا حاليا ، تحتوي علي دعم عتادي لتعليمات برمجية عتيقة ، ليس لها فائدة ، مما يعود علينا بالضرر ، حيث يتطلب هذا الدعم المزيد من التعقيد في تركيب المعالجات ، الأمر الذي يزيد من مساحة وحجم المعالج ، واستهلاكه للطاقة ، والأسوأ أن كل ذلك يحدث في غير فائدة ، فحتي أنظمة التشغيل الحديثة ترفض دعم البرامج التي صدرت منذ خمسة أعوام مثلا !

هذا كلام صحيح ولا غبار عليه
لكن لن تتخلى عنه اي من الشركتين فرضا ان amd سبقت انتل وقامت بالتخلي عنها وقتها كل من يسوق لانتل ويشجعها سيقفز ويقول اسكتوا جميعا انتل تدعم x86 اما amd فلا تدعم طبعا مع ابسامة زي كذا ....
والعكس صحيح :D
سلمت ايديك عالموضوع :ah7:

[محمد أبوحجلة]

السلام عليكم

مشكور استاذ حميدو على المقال والترجمة الرائعين ..

ولكن قبل الدخول في انة يجب إزالة التقنيات القديمة وأو الإبقاء عليها ... هنالك بعض الأسئلة المهمة ؟؟
1- هل سيأثر إزالة دعم x86 من معلجات amd فقط مثلا ,إرباكا وإجهادا برمجيا للمبرمجين؟
2-ماهي تكلفة إعادة هيكلة المعالج منزوع الدعم x86 وكم من الوقت تحتاج العملية لظهور الناتج المرغوب ؟
3- ما مقدار التوفير بالطاقة والموارد وكمية التقليل من التكلفة بعد إزالة الدعم ؟

في رأيي ,إذا كانت الإجابات عن الأسئلة السابقة كلها إيجابية وذات فرق جيد وملحوظ ,عندها يتولد سؤال أخر ؟؟
لماذا لحد الان amd و intel تقومان بالدعم ... لماذا لم توقفا الدعم ؟؟ ما الحاجة لة إذا ؟؟؟

جاوبوني :D

[Hameedo]

هل سيأثر إزالة دعم x86 من معلجات amd فقط مثلا ,إرباكا وإجهادا برمجيا للمبرمجين؟

بالطبع سيؤثر ، يجب أن تقوم الشركتين معا بهذه الخطوة ، تفاديا لانقسام السوق .

-ماهي تكلفة إعادة هيكلة المعالج منزوع الدعم x86 وكم من الوقت تحتاج العملية لظهور الناتج المرغوب؟

تكلفة كبيرة جدا ، لكن العائد المالي سيكون كبيرا أيضا وخصوصا عند الوضع في الاعتبار الزيادة الكبيرة في الأداء التي سيمكن تحقيقها ، أما عن الوقت ، فهي مسألة تحديد هدف ما ، وجلب العزيمة والامكانيات التقنية لتحقيقه ، في تقديري ثلاثة سنوات مثلا .

3- ما مقدار التوفير بالطاقة والموارد وكمية التقليل من التكلفة بعد إزالة الدعم ؟

من الصعب الامساك بأرقام صلبة في هذا الشأن ، لكنني أقول أن المقدار غير هيّن .

في رأيي ,إذا كانت الإجابات عن الأسئلة السابقة كلها إيجابية وذات فرق جيد وملحوظ ,عندها يتولد سؤال أخر ؟؟لماذا لحد الان amd و intel تقومان بالدعم ... لماذا لم توقفا الدعم ؟؟ ما الحاجة لة إذا ؟؟؟

بسبب التكلفة الكبيرة أولا ، وثانيا بسبب تمسك بعض المسئولين في كلا الشركتين بالمعمارية القديمة ، واعتقادهم أن بامكانهم تطويعها بحيث تعطي المزيد من الأداء ، وهو ما يحدث سنويا مع كل اصدار جديد من معالجات Intel و AMD ، لكن بأي ثمن ؟

[bika08]

شكرا دكتور حميدو على المقال.....
اذا تم تغير معمارية x86 فهل معمارية RISC هى الانسب ام يحب بناء معمارية جديدة ؟؟
و اذا كانت معمارية RISC فها هذا معناة دخول IBM الى السوق معالجات الاستخدام الشخصى مرة اخرى؟؟

[akis]

1- أعتقد أن الشركتين لن تقوما بتغيير المعمارية مالم تجد تعاون وإلتزام من شركة البرمجيات الكبرى كميكروسوفت و أدوبي .

[محمد أبوحجلة]

السلام عليكم

مشكور أستاذ حميدو على الإجابات الشافية ... والله على راسي الدكتور :D

[Max-S]

السلام عليكم

بارك الله فيك دكتور محمد،،،

اذا تم تغير معمارية x86 فهل معمارية RISC هى الانسب ام يحب بناء معمارية جديدة ؟؟

نفس السؤال ^^

كلما قرأت عن تاريخ هذه المعمارية أتساءل عن سبب وجودها إلى اليوم؟! هل يوجد أسباب خفية لانعلمها؟ هل توجد معماريات أخرى قيد الاستخدام حالياً في المجالات العسكرية والحكومية مثلاً؟؟ وإذا كانت موجودة فهل هم متخوفين من وضعها في يد المستخدم العادي؟؟

تحياتي

[PC - 17]

شكرا على الموضوع اخى حميدو ولكن لا اظن اى من الشركتين يتركون دعم تعليمات X86 لانها منز قديم الزمان الى الان تستخدم بقوة وهى السائده

[Hameedo]

اذا تم تغير معمارية x86 فهل معمارية RISC هى الانسب ام يحب بناء معمارية جديدة ؟؟

معمارية RISC شديدة الكفاءة حاليا ، وذلك لأنها تستخدم في المعالجات منخفضة الطاقة معقولة الأداء ، وعلي هذا فالمعمارية تعتبر مرشحا جيدا لتكون البنية الأساسية لمعمارية جديدة .

يجب الانتباه هنا أن معالجات AMD و Intel ، تستخدم RISC بالفعل في معظم أجزاء معالجاتهم ، وتستعمل طاقم تعليمات X86 في وحدة التحكم Control Unit فقط ، وتضم الوحدة طاقم تعليمات مصغّر Microcode ، و العتاد المسئول عن الترجمة والتوزيع Decode and Dispatch ، أما عتاد التنفيذ Execution ، (مثل معالجات الجمع والضرب والأرقام العائمة) فهي بمعمارية RISC كما قلنا .

و اذا كانت معمارية RISC فها هذا معناة دخول IBM الى السوق معالجات الاستخدام الشخصى مرة اخرى؟؟

ولم لا ؟
في الواقع معالجات IBM تعتمد علي معمارية RISC ، ولكنها تضيف عليها بعض التحسينات ، وتسميها Enhanced RISC ، أو PowerPC ، اختصارا لـ Perfromance Optimization With Enhanced RISC ، أو تطويع الأداء بمعمارية RISC المحسّنة ، وتلك المعماؤية هي مثال للاستخدام الخاطئ لـ RISC ، حيث فشلت IBM في تطوبع المعمارية بحيث تعطي أداء مماثلا لمعالجات X86 المنافسة ، كما فشلت في جعلها تتخطي حاجز تردد 3.0GHz ، مما دعي Apple الي تركها معالجات IBM تماما ، واعتمادها علي Intel .

لم تتوقف IBM عن تطويع المعمارية لتزيد من تردداتها وأدائها ، وحاليا تعمل منصات Xbox360 و PS3 بمعالجات PowerPC من IBM ، كما تسيطر الشركة علي نسبة كبيرة من حصة معالجات أجهزة الخوادم Servers بنفس المعمارية.

كلما قرأت عن تاريخ هذه المعمارية أتساءل عن سبب وجودها إلى اليوم؟! هل يوجد أسباب خفية لانعلمها؟ هل توجد معماريات أخرى قيد الاستخدام حالياً في المجالات العسكرية والحكومية مثلاً؟؟ وإذا كانت موجودة فهل هم متخوفين من وضعها في يد المستخدم العادي؟؟

المعماريات الأخري هي RISC في معالجات ARM ، و Enhanced RISC في معالجات PowerPC ، وبحسب معلوماتي المتواضعة ، فان الجهات الحكومية تستخدم نفس معماريات المعالجات التجارية ، أما الجهات العسكرية فتحتاج الي معماريات مخصصة لمعالجات الدمار ، (وأقصد بهذا المصطلح تلك المعالجات التي تستخدم في الأسلحة المتقدمة ، مثل الطائرات المقاتلة ، والدبابات فائقة الحسّ ، والصواريخ ذات التوجيه الذاتي ، والصواريخ العابرة للقارات ، والأقمار الصناعية )، حيث تحتاج معمارية مختلفة لاختلاف وظائفها .

ملحوظة : المقاتلة فائقة التطور F-35 ، تستخدم معالج مزدوج النواة من IBM ، وهذا مثال آخر للجهات العسكرية التي تستعمل معالجات تجارية .

[coolhero]

شكرا على الموضوع المميز :D