標準の誕生：Intel 8086マイクロプロセッサ

インテル 8086

画像: インテル

1978年に発売されたIntel 8086マイクロプロセッサは、パーソナルコンピューティングにとって画期的な出来事でした。このチップのDNAは、あなたが今この記事を読んでいるWindows、Mac、Linuxなど、どんなコンピューターでも核心にあると言えるでしょう。そして、このチップはIntelを数あるチップメーカーの一つから世界最大の企業へと変貌させる原動力となりました。

Intel の 8086 マイクロプロセッサは、パーソナルコンピュータの x86 標準を生み出しました。

しかし、8086の驚異的な成功において最も驚くべきことは、構想当初、人々がどれほど期待していなかったかということです。この革新的なプロセッサの歴史は、優秀なエンジニアの小さなチームが革新的な方法で仕事をする自由を与えられた時に、どれほど多くのことを成し遂げられるかを示す典型的な物語です。

1976年5月に8086の開発が始まったとき、インテルの幹部たちはその驚異的なインパクトを想像していませんでした。彼らはそれを小規模なつなぎプロジェクトと見なしていました。彼らは、根本的に異なる、より洗練されたプロセッサである8800（後にiAPX 432としてリリース）に会社の希望を託していました。ほとんどのチップがまだ8ビットのデータパスを使用していた時代に、8800は32ビットへと飛躍的に進化しました。その高度なマルチタスク機能とメモリ管理回路はCPUに直接組み込まれ、オペレーティングシステムははるかに少ないプログラムコードで動作できるようになりました。

しかし、8800プロジェクトは苦境に立たされていました。インテルのエンジニアたちは、その複雑な設計を当時のチップ技術では実装するのが難しいと気づき、幾度となく遅延に見舞われていたのです。そして、インテルの問題はそれだけに留まりませんでした。元インテルのエンジニアたちが設立したZilog社に追い抜かれてしまったのです。Zilog社はZ80 CPUでミッドレンジマイクロプロセッサ市場を急速に席巻していました。1976年7月にリリースされたZ80は、パーソナルコンピュータ革命の火付け役となったインテルの成功作8080の強化クローンでした。インテルは未だZ80に対抗できる答えを見つけられずにいました。

編集者注: この記事は、2008 年 6 月 17 日に最初に公開されました。2018 年 6 月 8 日に、フォーマットを改善し、メイン画像を新しくして記事を更新しました。

建築家の登場

インテル幹部は8800への信頼を保っていたものの、ザイログの脅威に何らかの形で対抗する必要があることを認識していた。そこで、8800プロセッサの設計上の欠陥を厳しく検証し、インテルに強い印象を与えていた36歳の電気技師、スティーブン・モースに目を向けた。インテル幹部はモースを8086の単独設計者に指名した。「もしインテルの経営陣が、このアーキテクチャが何世代にもわたり、今日のプロセッサにまで受け継がれることを少しでも予感していたなら、この任務を一人の人間に託すことはなかったでしょう」とモースは回想する。（詳しくは、モースへの詳細なインタビューをご覧ください。）

モース氏を選んだことには、別の理由から驚きがありました。彼はソフトウェアエンジニアだったのです。それまで、インテルにおけるCPU設計はハードウェアエンジニアだけの領域でした。「初めて、プロセッサの機能をソフトウェアの観点から検討することになったのです」とモース氏は言います。「問題は『どのような機能のためのスペースがあるか』ではなく、『ソフトウェアの効率を高めるためにどのような機能が必要か』でした。」このソフトウェア中心のアプローチは、業界に革命をもたらしました。

8086はモースのお気に入りのプロジェクトでしたが、彼は一人で作業したわけではありませんでした。モースのチームには、ビル・ポールマン、ジム・マッケヴィット、ブルース・レイベネルといったインテルの他の社員も加わり、1978年夏の8086の市場投入に不可欠な役割を果たしました。

インテルの経営陣は、8086が人気の8080チップ用に書かれたソフトウェアと互換性があり、128KBのメモリを扱えるという基本的な要件を定めた以外は、モース氏の邪魔をしませんでした。「誰もこの設計が長く続くとは思っていなかったので、何の障害もなく、私は自由にやりたいことをすることができました」と彼は言います。

精彩を欠いたリリース

モースの発明品は、発売当初はコンピュータ業界に旋風を巻き起こすことはなかった。ミッドレンジのパーソナルコンピュータ市場は、Z80をベースに1970年代後半のOSであるCP/Mを搭載した、画一的なビジネスマシンで飽和状態だった。8086は当初、いくつかの平凡なPCや端末に搭載されていた。その後、ポータブルコンピュータ市場に（80C86の形で）ある程度の足場を築いた。やがてマイクロコントローラや組み込みアプリケーション市場に受け入れられ、特にNASAのスペースシャトル計画では、固体ロケットブースターの診断テストの制御に8086チップが使用され、現在も使われている（NASAはeBayで電子部品の古物を買い集めて、8086プロセッサを探している）。

1979年3月、モースはインテルを去った。その後、一見平凡な出来事が次々と起こり、8086は業界標準となった。

8088 チップは 8086 と同じコードに基づいて構築されており、IBM の 5150 PC に搭載されたことで、8086 のコードが業界標準となることに貢献しました。(写真提供: Intel)

モースがインテルを去ってから数週間後、インテルは8088をリリースしました。モースはこれを「8086の去勢版」と呼んでいます。8086の16ビット機能を改変したバージョンを採用していたからです。多くのシステムがまだ8ビットだったため、8088は16ビットデータを2つの8ビットサイクルで送信し、8ビットシステムとの互換性を確保しました。

2年後、IBMはモデル5150の開発に着手しました。これは同社初の、低価格の既製部品のみで構成されたPCです。それまで他社の技術を排除し、自社の独自技術のみを重視していたIBMにとって、これは斬新なコンセプトでした。

当然のことながら、市販のシステムには市販のマイクロプロセッサが必要です。しかし、どれを選ぶべきでしょうか？IBMは早い段階で、新型マシンには16ビットプロセッサが必要だと判断し、候補を3つに絞り込みました。モトローラ68000（初代Macintoshの心臓部となった強力な16ビットプロセッサ）、Intel 8086、そしてその「去勢された」兄弟分であるIntel 8088です。

IBM開発チームの元メンバーであるデイビッド・J・ブラッドリー氏によると、IBMはIntelプロセッサに慣れ親しんでいたため、モトローラのチップを検討対象から外したという。決定的な要因となったのは、Microsoftが8086、そしてベースコードを共有していた8088向けに、既に動作可能なBASICインタープリタを既に用意していたことだった。

IBMはその後、8086と8088のどちらかを選択する必要に迫られました。最終的に、チップ数を減らすという単純な経済性という結論に至りました。IBMは8088を選択しました。この選択によってROMモジュールとRAMの使用量を削減でき、より安価なマシンを製造できるようになったとブラッドリー氏は言います。

しかし、ある意味では、IBMがどちらのIntelチップを選んだかは重要ではありませんでした。どちらも、スティーブン・モースが書いた同じ8086コードを基盤として構築されていたのです。

チップから標準へ

8086コードはどのようにして業界標準となったのでしょうか？その答えは、IBM 5150自体の重要な役割にかかっています。（5150は、当社の「史上最高のPC25選」で6位にランクされています。）1980年代初頭のPC業界は、ソビエト連邦崩壊後の東ヨーロッパに少し似ていました。多くの共和国が分裂し、それぞれ異なる方向へ進んでいました。数十種類もの異なるコンピュータプラットフォームが、同じ数のメーカーから提供されていました。コンピュータシステム間の非互換性は、あるマシンのソフトウェア、ハードウェア、周辺機器を別のマシンでも使いたいと願うユーザーを常に苛立たせていました。

しかし、徐々にPC業界の様々な要素が5150を中心にまとまっていった。その成功の大きな要因の一つは、箱に記されたIBMの名だった。IBMブランドは、ラジオシャックやアップルといったライバル企業よりも、企業の購買層から高い評価を得ていた。当時の問題は、「IBMのコンピューターを買うか、それとも果物の名前を冠した会社のコンピューターを買うか」だったとブラッドリーは語る。

IBM は既製のコンポーネントを使用していたため、他の企業もクローンを製造でき、実際にクローンが作られました。

IBM PCが急速に市場を席巻する中、Intelはこの流れに乗り、80186を皮切りに8086の改良版を長年にわたって開発し、80286、80386、80486、Pentiumなどへと進化を続け、現在に至っています。これらのCPUの名称のほとんどに共通の末尾数字が使用されていたため、IntelがPentium、Celeron、Centrinoといった商標登録可能な名称に変更した後も、このシリーズは「x86」として知られるようになりました。他のCPUメーカーもすぐにIntelの波に乗り、AMD、Cyrix、NEC、さらにはIBMといった企業が独自のx86互換プロセッサをリリースし、x86はPC標準としての地位をさらに確立しました。

適切な場所、適切な時間

モース氏とブラッドリー氏によると、現在のx86への依存は、主に偶然によるものだという。「私はただ、幸運にも適切な場所に適切なタイミングで居合わせただけです」とモース氏は語る。「優秀なエンジニアなら誰でもこのプロセッサを設計できたはずです。おそらく命令セットは根本的に異なっていたでしょうが、今日のPCはすべてそのアーキテクチャに基づいていたでしょう。」IBMのベテランであるブラッドリー氏は、同じように冗談めかしてこう語る。「もしIBMがIBM PCに（一部の人々の希望通り）モトローラ68000を選んでいたら、Wintelの複占ではなくWinOlaの複占になっていたでしょう。」

x86の真の力は、CPUを動かす特定の命令コードではなく、コンピュータ標準規格の普及の勢いにあります。8086は、コンピュータの速度、容量、そして価格性能比の急速かつ飛躍的な進歩への道を開きました。これらはすべて、同じものを改良しようと競い合う何百もの企業間の熾烈な競争によって推進されたのです。

モース氏の控えめな8086命令セットは、OpteronからAthlon、そしてCore 2 Quadに至るまで、ほぼすべての現代のPC CPUの中核を成しています。x86規格の強力さを実際に示す例として、次の点を考えてみましょう。1978年当時からIntel 8086マイクロプロセッサ用に書かれたアセンブリ言語プログラムは、そのままIntelの最新のCore 2 Extreme CPUで動作し、わずか18万倍の速度です。