Należy zacząć od przypomnienia, że nie istnieje coś takiego jak jedna „licencja x86”. Produkcja procesorów zgodnych z oryginalną architekturą pierwszych układów x86 nie jest obwarowana żadnymi zakazami: ponieważ istnieje ona od więcej niż 20 lat, nie może być przedmiotem żądań patentowych. Kilka firm produkuje procesory x86 do zastosowań wbudowanych, jest nawet otwartoźródłowy procesor Zet ), który można sobie zaimplementować w domu na układzie FPGA. Tylko że żadnym z tych czipów nie da się zastąpić np. Core i7, Core i5 albo FX-a. Nowoczesne procesory x86 wykorzystują bardzo rozbudowaną wersję oryginalnej architektury, a przystosowane do nich oprogramowanie nie będzie współpracowało ze starymi konstrukcjami. Na przykład w komputerze ze wspomnianym Zet działa Windows 3.0, ale nowsze – już nie.
Większość technik odróżniających nowe procesory x86 od starych jest obwarowana patentami firm, które je wymyśliły. Na przykład, żeby produkować 64-bitowy procesor x86, trzeba mieć zgodę AMD, które jest właścicielem patentów na odpowiednie techniki. Zgodę na produkowanie urządzeń opartych na cudzych patentach nazywamy licencją. Licencje są różne: czasem nie wymagają żadnej rekompensaty, czasem są związane z opłatami pieniężnymi w zamian za pozwolenie, a czasem jako rekompensatę oferuje się inną licencję. Właśnie takie umowy współlicencyjne, na podstawie których jedna firma zgadza się na wykorzystanie swoich patentów przez drugą w zamian za możliwość wykorzystania patentów tamtej, regulują produkcję procesorów x86. Najczynniejszy udział w takiej wymianie licencji biorą AMD i Intel, ale podobne umowy obejmują też firmy VIA i Nvidia.
Labirynt patentów jest skomplikowany i trudno znaleźć wszystkie zależności, ale produkcja procesora zgodnego z najnowszymi układami AMD i Intela wymagałaby pozyskania licencji na dziesiątki patentów od obu stron. Same patenty AMD lub same patenty Intela nie wystarczą.
Procesory x86
Układy, które pozwalają zainstalować zwykły Windows i popularne programy, są obecnie produkowane przez trzy firmy: Intel, AMD, VIA. Sytuację dwóch pierwszych znacie z innych publikacji. Najnowszym procesorem VIA jest Nano Quad-Core: 64-bitowy, czterordzeniowy układ wytwarzany w procesie technologicznym 40 nm, wprowadzony w 2011 roku. Jest na tyle zgodny z najnowszymi postępami w x86, że pozwala uruchomić Windows 7 i znakomitą większość oprogramowania. VIA pracuje obecnie nad drugą generacją wykorzystanej w nim mikroarchitektury; szczegóły budowy oraz możliwa data wprowadzenia do sprzedaży nie są znane.
W tej kategorii zasługuje na wzmiankę Vortex86: 32-bitowy procesor produkowany przez tajwańską firmę DM&P, będący ewolucyjną kontynuacją projektów firm Rise Technologies i SiS z drugiej połowy lat 90. ubiegłego wieku.
Jego zestaw instrukcji jest zgodny z Pentium Pro, choć brakuje mu istotnej instrukcji CMOV. W komputerze z Vortex86 zadziała Windows XP, a nawet (podobno – brak dokładnych informacji na ten temat) Windows 7. Jest przeznaczony do zastosowań wbudowanych, ale spośród tego typu układów jest najbardziej zbliżony do produktów firm: Intel, AMD i VIA.
Procesory kompatybilne z x86
Wymienione na poprzedniej stronie układy po prostu wykonują instrukcje kodu maszynowego x86 bez żadnych skomplikowanych trików. Ale są inne procesory kompatybilne binarnie z pewną wersją architektury x86, czyli takie, które pozwalają po prostu uruchomić skompilowany program w postaci pliku wykonywalnego i oczekiwać, że zadziała. Odpowiednie techniki są nazywane emulacją x86. Choć to określenie nie jest precyzyjne, pada na tyle często, że warto wiedzieć o takim podejściu do kompatybilności z x86.
Elbrus 2K
Jedyne takie procesory, które wciąż są produkowane, to rosyjska rodzina układów Elbrus. Najnowszy model w rodzinie, Elbrus-4C, ma architekturę VLIW, cztery rdzenie i jest wytwarzany w TSMC w procesie technologicznym 65 nm. VLIW to inne od stosowanego w x86 podejście do wykorzystania równoległości w programach – czyli fragmentów kodu, które można wykonać przed innymi lub równocześnie z nimi. Znane nam procesory x86 wykorzystują przekolejkowywanie instrukcji i długi potok wykonawczy, żeby zwiększyć wydajność. Architektury VLIW zdają się na kompilator, mający rozpoznać, które procedury nie są zależne od wyniku innych, i ułożyć je w bardzo długie słowa instrukcji. Procesor wykonuje wiele instrukcji upakowanych w jedno takie słowo równocześnie.
Procesory Elbrus mają programowo-sprzętowy mechanizm oparty na wirtualizacji pozwalający wykonywać skompilowane programy x86. Szczegóły implementacji nie są znane, ale Elbrus pozwala uruchamiać nieprzerobione systemy Windows XP, różne *nixy skompilowane dla architektury x86 oraz większość programów x86 z ery Windows XP. Wydajność Elbrusa-4C w trybie x86 jest zbliżona do osiągów 1-gigahercowego Pentium M i jest bardzo zależna od tego, jak translator x86-VLIW poradzi sobie z danym kodem.
Loongson
To chiński procesor MIPS, zaprojektowany głównie z myślą o zastosowaniach w sprzęcie sieciowym i serwerach, ale używany też w komputerach osobistych. Najwyższy model najnowszej generacji, Loongson 3, ma do czterech rdzeni, jest taktowany z częstotliwością 1,35 GHz i produkowany w procesie technologicznym 32 nm w fabrykach STMicroelectronics. Loongson nie jest binarnie kompatybilny z x86, ale ma pewne sprzętowe dodatki związane z tą architekturą. Zestaw instrukcji MIPS został poszerzony o kilkadziesiąt dodatkowych rozkazów z grubsza odpowiadających najtrudniejszym do wykonania instrukcjom x86. Do tego Chińska Akademia Nauk oferuje specjalną wersję emulatora QEMU, która podczas emulacji procesora x86 tłumaczy wybrane instrukcje na te szybkie odpowiedniki. Dzięki temu komputer z Loongsonem i QEMU pozwala uruchamiać programy użytkowe skompilowane dla architektury x86. Jak zapewniają twórcy, wydajność programów w emulatorze x86 to około trzech czwartych wydajności tych samych narzędzi skompilowanych bezpośrednio dla architektury MIPS.
Emulacja x86 w Loongsonie to raczej dodatek niż jedna z najważniejszych funkcji. Fundatorzy prac nad Loongsonem (rząd chiński) są zainteresowani stworzeniem chińskiego oprogramowania, które będzie mogło współpracować natywnie z architekturami innymi niż x86. To ma pozwolić odciąć się od niezaufanego zachodniego oprogramowania i ograniczyć piractwo.
Nvidia Denver
Procesor o nazwie roboczej Denver znamy w handlu jako SoC Nvidia Tegra K1 (model dwurdzeniowy – pod tą samą nazwą Nvidia sprzedaje też wersję z rdzeniami ARM Cortex!). Denver ma długą historię, która zaczyna się od niewielkiej firmy Stexar. Firma ta chciała rozwinąć idee wykorzystane w procesorach Transmeta. Procesory Transmeta programowo tłumaczyły kod x86 na natywny zestaw instrukcji; Stexar chciał przyspieszyć oprogramowanie konwertujące dzięki implementacji najważniejszych funkcji w krzemie. W 2006 roku Nvidia kupiła Stexara i rozpoczęła projekt Denver, ale przez kilka lat zmieniające się plany rynkowe opóźniały rozwój procesora. Ponieważ zgodność Denver z x86 zostałaby osiągnięta programowo, a sprzęt miałby swój własny zestaw instrukcji, można byłoby ominąć większość ograniczeń patentowych. Pozostałe kwestie miały zostać wynegocjowane z Intelem w ramach kolejnej umowy licencyjnej. Jednak z nieznanych przyczyn negocjacje potoczyły się inaczej i umowa między Nvidią a Intelem z 2011 roku wyraźnie zabrania Nvidii produkcji emulatorów x86.
Ponieważ prawdziwa architektura Denver jest „ukryta” za oprogramowaniem tłumaczącym kod, stosunkowo łatwo było zmienić Denver w procesor kompatybilny z ARM. Wkrótce po podpisaniu wspomnianej umowy z Intelem Nvidia ogłosiła, że Denver będzie 64-bitowym procesorem ARM. Z różnych przyczyn technicznych Denver ma również sprzętowy dekoder ARM, który jednak jest używany bardzo rzadko. Nie wiemy, czy emulacyjna architektura Denver będzie dalej rozwijana; następny SoC Tegra, o roboczej nazwie Parker, który miał ją wykorzystywać, był planowany na przełom 2015 i 2016 roku, ale na razie nic o nim nie wiemy. Nie wiadomo też, jaka będzie sytuacja patentów Transmety i Stexara, których spora część jest teraz w rękach Nvidii.
Co mówią o x86 przepisy antymonopolowe?
Co parę miesięcy pojawiają się kolejne plotki o przejęciu AMD przez tę czy inną firmę albo kolejne „oficjalne” ogłoszenia, że właśnie dzisiaj Intel stał się monopolistą. Zaraz za nimi w prasowych pseudoanalizach albo opiniach internautów padają przepowiednie, co w takim przypadku zrobi z Intelem rząd USA, Unia Europejska albo inny organizm państwowy.
Jak zwykle większość z tego to bzdury. Monopol może powstać wtedy, kiedy nikt nie jest zainteresowany rywalizacją z głównym producentem na jakimś rynku. Jeśli nikogo nie będzie interesowało wytwarzanie procesorów kompatybilnych z CPU Intela, to żadna komisja ani inne gremium nie zmusi firm trzecich do podjęcia tego wyzwania. Zupełnym nonsensem jest spekulowanie o podzieleniu Intela na dwie firmy.
Monopol może też powstać w sytuacji, w której wielu producentów jest zainteresowanych konkurencją, ale z jakichś prawnych powodów nie jest to możliwe. Ten – i tylko ten – przypadek został bardzo dokładnie rozpatrzony w werdykcie Federalnej Komisji Handlu USA z 2009 roku. Werdykt określa, jak Intel może postąpić z licencjami na swoje patenty w przypadku, gdy ktoś inny przejmie kontrolę nad firmą VIA, Nvidia albo AMD.
Po pierwsze, przejęta firma musi poinformować Intela o zmianach – to oczywiste. Po drugie, obie strony przez 30 dni mogą kontynuować produkcję wcześniej licencjonowanych produktów i nie mogą przez ten czas sądzić się w sprawach patentowych. Po trzecie (i najważniejsze), Intel musi bezzwłocznie zaproponować ugodę ułatwiającą dalszą współpracę. Przejęta firma może ją odrzucić, ale jeśli jest zainteresowana dalszą produkcją procesorów x86, to raczej tego nie zrobi. Ugoda zobowiązuje obie strony do negocjowania nowej umowy licencyjnej; negocjacje mają potrwać co najmniej rok albo do momentu podpisania nowej umowy. Firmy mają negocjować w dobrej wierze i na dowód tego przez rok nie mogą się sądzić w sprawach patentowych.
Innymi słowy, gdyby AMD zostało przejęte przez firmę X, to Intel i firma X mają albo się rozstać, albo wynegocjować nową umowę licencyjną, zastępującą starą. Jeśli nowa umowa nie zostanie podpisana, to zarówno Intel, jak i firma X stracą prawo do wykorzystywania swoich patentów. To byłoby równie destruktywne dla obu stron; można śmiało założyć, że obu będzie zależało na zawarciu nowej ugody.
Warunki nowej umowy będą zależały między innymi od tego, jaką pozycję w negocjacjach będzie mieć firma X. Ktoś z dużym portfolio patentów istotnych dla produkcji mikroelektroniki będzie w stanie wywalczyć bardzo dobre warunki. Warto zauważyć, że pula patentów firmy X połączona z pulą patentów przejętego AMD jest naturalnie większa niż pula samego AMD. Poza tym wszyscy wielcy projektanci i producenci mikroelektroniki są ze sobą powiązani siecią podobnych umów licencyjnych, więc negocjacje mogą być po prostu kontynuacją dotychczasowych uzgodnień.
Werdykt Federalnej Komisji Handlu obowiązuje tylko w USA i przez ograniczony czas, więc wydarzenia mogą się potoczyć nieco inaczej. Jest oparty na pryncypiach, które nie zmieniły się od 2009 roku, i można się spodziewać, że kolejne podobne zarządzenia będą miały zbliżoną treść. Jednak duże zmiany finansowe, wielkie inwestycje czy negocjacje wieloletnich umów patentowych trwają stosunkowo długo. Przez kilka nadchodzących lat sporo może się zmienić; za najbardziej prawdopodobną uważamy zmianę statusu tak zwanego rynku x86. Co prawda pogłoski o śmierci pecetów są mocno przesadzone, ale tak zwany Wintel (komputer z systemem Windows i procesorem Intel) znaczy coraz mniej. Przepisy antymonopolowe mają zastosowanie do tak zwanych rynków właściwych, czyli wszystkich produktów, które ze względu na zbliżoną charakterystykę, cenę i zastosowania są swoimi wzajemnymi zamiennikami. W czasach gdy znikoma część oprogramowania jest przywiązana do architektury x86, a większość użytkowników komputera zadowala się przeglądarką internetową, Wintel jest dalej niż kiedykolwiek od bycia produktem niezastępowalnym. Dlatego pojęcie „rynek x86” ma coraz mniej sensu i należy zacząć myśleć o szerszych kategoriach.
Tymczasem „entuzjasta”, słyszący co chwila plotki o przejęciach, podziałach, monopolach i licencjach, ma tylko jedno rozsądne wyjście: traktować wszystkie te pogłoski z przymrużeniem oka. Większość nowinek związanych z finansami jest próbą wpłynięcia na rynki papierów wartościowych. Prawdziwe duże zmiany zdarzają się rzadko, a na ich efekty trzeba czekać tak długo, że konsument elektroniki zdąży wszystko przyswoić.