Разумеется, наборы команд 8080 и 6800 различаются. Эти два процессора были спроектированы примерно в одно и то же время двумя разными группами инженеров в двух разных компаниях. Эта несовместимость означает, что ни один из этих процессоров не может выполнить машинный код, написанный для другого. Кроме того, программа, написанная на языке ассемблера одного процессора, не может быть преобразована в коды команд другого. О написании компьютерных программ, работающих на нескольких процессорах, мы поговорим в главе 24.
Существует еще одно интересное различие между 8080 и 6800: в обоих микропроцессорах команда LDA загружает в аккумулятор значение из указанной ячейки памяти. В 8080, например, следующая последовательность байтов загружает в аккумулятор байт из ячейки 347Bh.
Теперь сравните эту последовательность с командой LDA для процессора 6800, использующей так называемый расширенный режим адресации.
Эта последовательность байтов загружает в аккумулятор A байт из ячейки 7B34h.
Различие не сразу бросается в глаза. Конечно, вы ожидали, что коды команд будут разными: 3Ah для 8080 и B6h для 6800. Однако эти два микропроцессора также по-разному обрабатывают адрес, который следует за кодом операции. Процессор 8080 предполагает, что первым должен идти младший байт, за которым следует старший, а процессор 6800 — что первым должен идти старший байт.
Это принципиальное различие между микросхемами Intel и Motorola по части хранения многобайтных значений так и не было преодолено. Микропроцессоры Intel по сей день продолжают сохранять многобайтные значения, начиная с младшего байта, а микропроцессоры Motorola — начиная со старшего байта.
Эти два порядка известны как «от младшего к старшему» (little-endian, способ Intel) и «от старшего к младшему» (big-endian, способ Motorola). Прежде чем спорить, какой из методов лучше, имейте в виду, что термины Big-Endian («тупоконечник») и Little-Endian («остроконечник») взяты из книги Джонатана Свифта «Путешествия Гулливера» и связаны с войной между Лилипутией и Блефуску, разгоревшейся из-за разногласий относительно того, с какого конца следует разбивать вареное яйцо: с острого или с тупого. Этот спор не имеет смысла. (С другой стороны, признаюсь, что подход, который я использовал в компьютере из главы 17, не кажется мне предпочтительным!) Хотя ни один из приведенных методов не может считаться правильным, разница между ними создает дополнительную проблему несовместимости при обмене информацией между системами, основанными на этих различающихся принципах.
Что же стало с двумя классическими микропроцессорами? Процессор 8080 был положен в основу того, что некоторые люди называли первым персональным компьютером, хотя его правильнее было бы назвать первым домашним компьютером. Это был «Альтаир 8800» (Altair 8800), фотография которого украсила обложку журнала Popular Electronics в январе 1975 года.
Если вы внимательно рассмотрите этот компьютер, то заметите на передней панели уже знакомые индикаторы и переключатели. Это тот же примитивный «пульт управления», который я предложил для массива RAM в главе 16.
Вслед за процессором 8080 были выпущены микросхемы Intel 8085 и Z-80 компании Zilog, конкурента Intel, основанного ее бывшим сотрудником Федерико Фаджином, который сделал существенный вклад в разработку микросхемы 4004. Процессор Z-80 был полностью совместим с 8080, но предусматривал множество дополнительных полезных команд. В 1977 году чип Z-80 был использован в микрокомпьютере компании Radio Shack TRS-80 Model 1.
Кроме того, в 1977 году компания Apple Computer Company, основанная Стивом Джобсом и Стивом Возняком, представила компьютер Apple II, в котором вместо 8080 и 6800 использовался малобюджетный чип 6502 компании MOS Technology — усовершенствованная версия микросхемы 6800.
В июне 1978 года компания Intel выпустила 16-битный микропроцессор 8086, способный адресовать один мегабайт памяти. Набор команд 8086 не был совместим с процессором 8080, однако он предусматривал команды для умножения и деления. Год спустя Intel представила микропроцессор 8088, внутренне идентичный чипу 8086, но с побайтной адресацией внешней памяти, позволявшей микропроцессору использовать распространенные в то время 8-битные вспомогательные чипы, разработанные для 8080. Компания IBM применяла микропроцессор 8088 в своем персональном компьютере 5150, представленном осенью 1981 года под названием IBM PC.
Выход IBM на рынок персональных компьютеров серьезно на него повлиял, и многие компании начали выпускать устройства, совместимые с IBM PC. (Тема совместимости будет рассмотрена в последующих главах.) На протяжении многих лет выражение «IBM PC-совместимый» подразумевало использование в устройстве микросхемы Intel, в частности микропроцессора Intel семейства x86. В 1982 году семейство x86 пополнилось чипами 186 и 286, в 1985 году — 32-битным чипом 386, в 1989-м — чипом 486, а в 1993-м — микропроцессорами Intel Pentium, которые в настоящее время устанавливаются в компьютеры, совместимые с IBM PC. Несмотря на то что наборы команд микропроцессоров Intel постоянно расширяются, они продолжают поддерживать коды команд более ранних процессоров, начиная с 8086.
В компьютере Apple Macintosh, впервые представленном в 1984 году, использовался 16-битный микропроцессор Motorola 68000, который является прямым потомком чипа 6800. Процессор 68000 и его более поздние версии (часто объединяемые в серию 68K) — один из самых популярных микропроцессоров.
Начиная с 1994 года в компьютерах Macintosh установлен микропроцессор PowerPC, разработанный совместно компаниями Motorola, IBM и Apple. В его основе лежит микропроцессорная архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computing — вычисления с сокращенным набором команд), в рамках которой реализуется попытка увеличения скорости процессора за счет упрощения некоторых его аспектов. На компьютере с архитектурой RISC каждая команда, как правило, имеет одинаковую длину (32 бита в случае PowerPC), доступ к памяти ограничен только командами для загрузки и сохранения, а сами команды выполняют скорее простые операции, нежели сложные. Процессоры на основе архитектуры RISC обычно предусматривают множество регистров, чтобы как можно реже обращаться к памяти.
Микропроцессор PowerPC не может выполнять код, написанный для чипов серии 68K, поскольку имеет совершенно другой набор команд. Однако микропроцессоры PowerPC, которые в настоящее время используются в компьютерах Apple Macintosh, могут эмулировать процессор 68K. Программа-эмулятор, работающая на PowerPC, последовательно анализирует каждый код команды в программе, написанной для чипа серии 68K, и выполняет соответствующее действие. Это происходит не так быстро, как выполнение «родного» кода PowerPC, но это работает.
