Лаборатории Intel по архитектуре: история и соперничество с Microsoft

Введение

Подразделение Intel, занимающееся исследованиями и разработками в области систем. NOTOC

Intel Architecture Labs (IAL) было подразделением Intel, отвечающим за исследования и разработки в области персональных компьютерных систем в 1990-х годах.

История и становление

IAL был создан вице-президентом Intel Роном Уиттиером совместно с Крейгом Кинни и Стивом МакГейди для разработки аппаратных и программных инноваций, которые, по мнению создателей, отсутствовали у производителей ПК и Microsoft в конце 1980-х – 1990-х годах. IAL реализовывала как аппаратные, так и программные проекты, которые сыграли важную роль в развитии и определении направления развития индустрии ПК.

Соперничество с Microsoft

Примерно в то же время в индустрии персональных компьютеров Microsoft становилась де-факто отраслевым стандартом в операционных системах и программном обеспечении для ПК. По мере того как программные амбиции IAL стали пересекаться с амбициями Microsoft, между Intel и Microsoft возникло соперничество в отношении влияния, контроля и определения стандартов в быстрорастущей индустрии ПК. Со временем работа IAL над программными проектами постепенно стала уделять меньше внимания после столкновения этих усилий с аналогичными разработками Microsoft.

Нативная обработка сигналов (NSP)

Native Signal Processing (NSP) был примером значительных программных усилий в IAL. NSP представляла собой программную инициативу, позволяющую ПК на базе процессоров Intel выполнять критически важный по времени код независимо от операционной системы, обеспечивая обработку аудио и видео в реальном времени на микропроцессорах середины 1990-х годов. Intel, чьи микропроцессоры использовались в аппаратных конструкциях ПК, активно инвестировала в повышение производительности своих чипов. В результате увеличения производительности Intel увидела возможность перенести программные нагрузки со специализированных микропроцессоров на центральные микропроцессоры Intel. Эта стратегия была фундаментальной для видения Intel – мощного центрального микропроцессора, созданного с использованием ее передовых технологий производства чипов. В этом отношении NSP представляла собой золотую жилу энергоемких программных нагрузок, которые ранее выполнялись на чипах цифровой обработки сигналов (DSP). Это привело к решению IAL приступить к NSP – масштабной программной инициативе по постепенному переносу алгоритмов и программных реализаций с DSP на центральный микропроцессор Intel. Решение IAL о реализации NSP столкнулось с аналогичным проектом, разрабатываемым в Microsoft. Программная архитектура NSP была разработана таким образом, чтобы быть независимой от операционной системы. Это было распространенным стратегическим направлением среди производителей чипов для ПК в 1980-х и 1990-х годах, поскольку это позволяло использовать чипы в различных программных средах, а не только в операционных системах Microsoft, таких как Microsoft Windows. Эквивалентный проект Microsoft по отношению к NSP от IAL назывался DirectShow, и на начальном этапе реализации NSP это создало конфликт и вызов для рабочих отношений между Intel и Microsoft (традиционно очень близкими партнерами с тесно согласованными интересами). Когда Intel предложила Microsoft дизайн программного обеспечения NSP, стало ясно, что обе инициативы (NSP и DirectX) находятся в прямом противоречии. Microsoft отказалась поддерживать конкурирующий стандарт, такой как NSP, особенно тот, который мог бы выровнять условия для операционных систем на ПК. Несмотря на этот конфликт, IAL продолжала работу над NSP, демонстрируя успешную работу программного обеспечения DSP на центральном микропроцессоре. С каждым поколением улучшений производительности и функциональности Microsoft отказывалась поддерживать NSP в своих операционных системах. Microsoft и Intel, обе крупные и влиятельные компании, работавшие с одними и теми же производителями оригинального оборудования для ПК, разошлись во мнениях относительно направления развития программного и аппаратного обеспечения в индустрии ПК. Microsoft убедила производителей ПК в том, что драйверы устройств Intel NSP сделают их системы несовместимыми с операционной системой Windows, что, в свою очередь, привело к тому, что Intel отказалась от продвижения программного обеспечения, оставив NSP незавершенным проектом. Хотя NSP не достигла коммерческого успеха, сопоставимого с DirectX, концепции, прототипы и реализации алгоритмов DSP на собственных микропроцессорах Intel были широко признаны в то время впечатляющим технологическим достижением и косвенно поддерживали общую идею переноса специализированных программных нагрузок на микропроцессоры общего назначения, такие как процессоры Intel.

Native Signal Processing (NSP) was an example of a significant software effort in IAL. NSP was a software initiative to allow Intel based PCs to run time sensitive code independently of the operating system, allowing real time audio and video processing on the microprocessors of the mid 1990s. Intel, whose microprocessors powered PC hardware designs, invested heavily in improving the performance of its chips. As a result of the increase in performance, Intel saw an opportunity to transfer software workloads from specialized microprocessors over to the central Intel microprocessors. This strategy was fundamental to Intel's vision of a powerful central microprocessor made with its advanced chip building capabilities. NSP was, in that regard, a gold mine of power hungry software workloads which were previously running on Digital Signal Processor chips. This led to IAL's decision to embark on NSP, a large software initiative to gradually move the algorithms and software implementations from DSPs to the central Intel microprocessor. IAL's decision to pursue NSP clashed with a similar project that was brewing at Microsoft. NSP's software architecture was designed to be agnostic of the software operating system. This was a common strategic direction with PC chip manufacturers in the 1980s and 1990s because it allowed chips to be used in a multitude of software operating environments, and not just the Microsoft operating systems (OS) such as Microsoft Windows. Microsoft's equivalent project to IAL's NSP was called Direct Show, and at the outset of NSP, this posed a conflict and a challenge for the working relationship between Intel and Microsoft (traditionally very close partners with highly aligned interests). When Intel proposed the NSP software design to Microsoft, it became clear that the two initiatives (NSP & Direct X) were in direct conflict. Microsoft refused to put their support behind a competing standard such as NSP, especially one with the potential to level the OS playing field for PCs. Despite this conflict, IAL continued to work on NSP, showing demonstrations of DSP software running smoothly on the central microprocessor. With every generation of performance and functionality improvements, Microsoft refused to support NSP in its operating systems. Microsoft and Intel, both large and influential companies who worked with the same PC Original Equipment Manufacturers found themselves at odds over the direction of the software and hardware in the PC industry. Microsoft convinced PC makers that the Intel NSP device drivers would render their systems unsupported by the Windows operating system, and in turn this led Intel to pull back from promoting the software, leaving NSP as an orphan project. Although NSP did not achieve commercial success like Direct X, the concepts, prototypes, and implementations of DSP algorithms on native Intel microprocessors was widely recognized as an impressive technological feat at the time, and indirectly supported the overall notion of moving dedicated software workloads to general purpose microprocessors like Intel's.

Интернет-браузер

IAL также столкнулась с Microsoft, поддержав Netscape и их первый браузер, а также разработав быстрый нативный x86-порт системы Java. Большинство этих проектов впоследствии были закрыты, и после 1997 года IAL старалась избегать прямой конкуренции с Microsoft. Детали конфликтов IAL с Microsoft в области программного обеспечения были обнародованы в показаниях Стивена МакГейди на антимонопольном процессе против Microsoft. Не все программные разработки IAL закончились неудачей из-за Microsoft – IAL создала одну из первых программных систем цифрового видео, технологию Indeo(tm), которая использовалась в линейке продуктов видеоконференцсвязи ProShare, но впоследствии была заброшена и продана другой компании в конце 1990-х годов.

Проекты взаимосвязи ввода/вывода

Однако успехи IAL в области аппаратного обеспечения легендарны и включают в себя PCI, USB, AGP, архитектуру основной логики Northbridge/Southbridge и PCI Express.

Универсальная последовательная шина (USB)

USB, в частности, был разработан в офисах IAL в Орегоне, где архитекторы PCI и инициативы Plug and Play оказали помощь в создании первого периферийного интерфейса, способного работать с устройствами без необходимости разбирать ПК. Это видение герметичного ПК, возможности расширения которого достигались за счет внешних устройств, было ключевым элементом стратегии Intel по превращению ПК в более потребительский продукт. USB стал основным претендентом на роль стандартного интерфейса межсоединения, и команда инженеров Intel приступила к созданию отраслевого стандарта. Инженерные стандарты Intel были широко известны как одни из самых высоких в отрасли, что обусловлено приверженностью компании тщательной разработке технических спецификаций перед началом проектирования или разработки нового продукта. В рамках инженерного процесса инженеры Intel составляли подробные технические спецификации на ранних этапах проектирования, чтобы обеспечить полное понимание и согласованность характеристик. Поскольку продукты Intel обычно включали сложные схемы чипов, ошибки или упущения в конструкции или функциональности могли привести к значительным затратам, если бы они были допущены без должной строгости и проверки, которые сопровождали детальные инженерные обзоры в процессе проектирования. В начале 1990-х годов разработку первоначальной спецификации USB возглавили специалисты IAL, небольшая команда архитекторов и инженеров по программному и аппаратному обеспечению. Инженеры были распределены по кампусам Intel в Орегоне и Калифорнии. В Орегоне главными инженерами проекта USB в IAL были Брэд Хослер, Шелла Каллахан, Джон Говард, Джон Гарни и Косар Джафф, все они работали на базе Intel в Хиллсборо, штат Орегон. Хотя команда IAL-USB в основном располагалась в кампусе Intel в Хиллсборо, штат Орегон, в проект USB также входила команда разработчиков чипов из Intel Chipset Group (подразделение Peripheral Components), расположенная в кампусе Intel в Фолсоме, штат Калифорния. Сотрудничество между инженерами IAL и инженерами чипсетов имело решающее значение для разработки оригинальной спецификации USB. На протяжении разработки спецификаций USB 1.0 инженеры IAL тесно сотрудничали с разработчиками чипсетов (как внутри, так и за пределами Intel). Вместе инженерные команды в Орегоне и Калифорнии получили задачу создать первый в мире компьютер на базе USB, спроектировав и изготовив контроллер хоста USB.

USB, in particular, was developed in the Oregon offices of IAL, where the architects of PCI and the Plug and Play initiatives assisted in building the first peripheral interconnect that would work with devices without requiring the PC to be dismantled. This vision of a sealed PC that could be extended with external devices was central to Intel's strategy of making the PC more like a consumer device. USB emerged as the lead contender for the interconnect standard interface, and an Intel team of engineers set out to create an industry standard. Intel's engineering standards were well known as being among the highest in the industry, driven by the company's adherence to careful development of technical specifications before setting out to design or develop a new product. As part of the engineering process, Intel engineers wrote detailed technical specifications during the early phases of design, to ensure the features were well understood and agreed upon. Since Intel's products usually involved complex chip designs, errors or omissions in the design or features could prove costly if done without the appropriate rigor and review that came along with the detailed engineering reviews that accompanied the design process. In the early 1990s the initial USB specification was spearheaded in IAL, driven by a small team of software and hardware architects & engineers. The engineers were scattered across Intel campuses in Oregon and California. In Oregon, the chief engineers of the USB project in IAL included Brad Hosler, Shelagh Callahan, John Howard, John Garney, and Kosar Jaff, all based in the Hillsboro Oregon Intel site. While the IAL based USB team was primarily located in Intel's campus in Hillsboro Oregon, the USB project also included a team of chip designers in the Intel Chipset Group (Peripheral Components Division) located on the Intel campus in Folsom, California. The partnership between the IAL engineers and the chipset engineers was crucial in the development of the original USB specification. Throughout the development of the USB 1.0 specifications, the IAL engineers worked closely with chipset designers (inside and outside Intel). Together, the engineering teams in Oregon and California were tasked with building the world's first USB based computer by designing and manufacturing the USB Host Controller.

Конструкция контроллера хоста USB

Критически важным компонентом разработки USB был интерфейс между аппаратным и программным обеспечением, за который отвечал контроллер хоста USB – «мозг», управляющий подключением, через которое взаимодействуют все устройства USB. Контроллер хоста USB был встроен в чип South Bridge и разрабатывался в соответствии со спецификацией USB, создаваемой инженерами IAL. Как и PCI, USB представлял собой уникальное сочетание аппаратных и программных определений, и поэтому проекту с самого начала требовалась команда инженеров-программистов, в отличие от типичных аппаратных проектов Intel. Программный «стек» USB-драйверов изначально разрабатывался для Windows 95 с использованием модели Virtual Device Driver (VxD) Windows 95. VxD-стек USB-драйверов оказался полезен для Microsoft при реализации совершенно нового USB-стека на основе развивающейся модели Windows Driver Model (WDM), во многом благодаря стратегическому переходу Microsoft к Windows NT и отказу от Windows 95. WDM был уникально совместим с обеими операционными системами, и решение отказаться от стека VxD стало взаимовыгодным для Intel и Microsoft. Сотрудничество между IAL и Microsoft улучшилось в процессе разработки USB 1.0, в основном благодаря разработчикам программного обеспечения, которых Intel наняла в свои лаборатории IAL. Программисты Microsoft могли общаться на понятном техническом языке со своими коллегами-разработчиками из IAL, что позволило группе работать как единое целое для внедрения стандарта USB в ПК на базе Windows в 1990-х годах и в последующие годы.

Сотрудничество с отраслевыми партнерами

В отличие от предыдущих проектов IAL, которые вызывали значительные конфликты и напряженность с другими компаниями в индустрии ПК, проект USB выделялся как пример успешного сотрудничества между инженерами IAL и остальной частью индустрии ПК. Команда IAL USB тесно сотрудничала с Microsoft, делясь своим опытом и помогая команде Microsoft добавить поддержку USB-соединения в Windows, а также в периферийных устройствах Microsoft, таких как клавиатуры. Для тесного взаимодействия с Microsoft, чтобы избежать задержек и повторения ошибок, допущенных командой Intel при разработке спецификации и первых аппаратных и программных реализаций, команда IAL выделила инженера, работающего полный рабочий день. Команда USB в IAL, несмотря на свой небольшой размер и узкую специализацию, заслужила репутацию коллаборативной, поддерживающей и ориентированной на обучение индустрии новому стандарту USB. Инженеры регулярно выступали на конференциях разработчиков USB и сотрудничали с десятками компаний, разрабатывающих аппаратное и программное обеспечение, которые стремились внедрить первый в отрасли широко распространенный стандарт межсоединения для повышения удобства использования ПК.

Распущен

В 2001 году, после ухода всех её создателей, IAL была расформирована и заменена совершенно иными Intel Labs под руководством Пэта Гелсингера, хотя к тому времени большинство талантливых специалистов, работавших в IAL, были распределены по другим подразделениям компании или покинули её. В ходе реорганизации 2005 года Intel Labs была реорганизована с целью воссоздания исследовательской функции. Сравните с Лабораторией разработки архитектуры Intel.