Ewolucja procesorów Intel x86 w latach 80.: 286, 386 i 486

Dzisiaj chcemy przejrzeć jeden z najbardziej płodnych okresów w jego historii poprzez ewolucję procesorów Intel x86 lat osiemdziesiątych. Czas zmian dla komputerów osobistych.

Procesor jest jednym z najciekawszych elementów komputera ze względu na jego znaczenie, historię i ewolucję. Ze wszystkich tych rzeczy niewiele firm jest bardziej zaangażowanych we wszystkie wymienione punkty niż niebieski gigant półprzewodników; Intel był stałym bohaterem przez całe życie tego kawałka.

Indeks treści

Siedem lat ciągłej ewolucji

Okres, który chcemy objąć tym tekstem, trwa od 1982 r. Do końca lat osiemdziesiątych; W tym czasie procesory oparte na architekturze x86 doświadczyły jednego z najszybszych i najbardziej niezwykłych osiągnięć w historii współczesnych komputerów i położyły podwaliny pod dzisiejsze rozumienie elektroniki domowej.

Zdjęcie: Flickr; Pauli Rautakorpi

Porozmawiamy o Intel 80286 i jego implementacji w IBM PC / AT, Intel 80386 i powstaniu klonów PC przez Compaq, a także o uruchomieniu i rozwoju Intel 80486 i podstawach, które później stałyby się Pentium. Ogólne zwiedzanie historii komputerów.

Intel 80286 (1982)

Zdjęcie: Flickr; Henry Mühlpfordt

Intel 80286 (znany również jako iAPX 286 lub i286) jest bezpośrednim następcą procesorów Intel 80186 i 80188, wszystkie należące do rodziny procesorów x86, i był preferowanym procesorem dla komputerów domowych produkowanych przez IBM od uruchomienia do jeszcze w latach osiemdziesiątych, kontynuując relacje między Intelem a IBM.

Niektóre z jego specyfikacji x86

I286 był dużym skokiem w specyfikacji od poprzedniej iteracji procesorów x86. Architektura P2 wykorzystała 16-bitową magistralę danych (stąd kategoryzacja procesora), a magistrala adresowa miała 24 bity, co jest ewolucją oryginalną 80086. Podczas gdy ich częstotliwości wahały się od 4 MHz do 25 MHz w najnowszych wersjach.

Architektura P2. Zdjęcie: Wikimedia commons

Najważniejsze informacje obejmują ulepszenia w wykonywaniu instrukcji na cykl zegara oraz włączenie nowych zestawów instrukcji, które znacznie skracają czas potrzebny na wykonanie niektórych zadań; niektóre z nich potrzebowały mniej niż dwa razy więcej cykli zegara.

Pierwsze kroki w wielozadaniowości w pierwszym x86

I286 został scharakteryzowany przez użycie dwóch trybów pracy, przeznaczonych do zastosowania w aplikacjach wielozadaniowych, mówimy o trybie chronionym i trybie rzeczywistym.

Tryb rzeczywisty (tryb adresu rzeczywistego) był tym, który domyślnie wszedł w życie w procesorze. Zachowuje zgodność z poprzednimi procesorami z rodziny x86 i zapewnia bezpośredni dostęp oprogramowania do systemu BIOS. Dzięki tej kompatybilności wstecznej procesory i286 mogły korzystać z całego oprogramowania opracowanego dla ich poprzedników, dzięki czemu były bardzo wszechstronnym procesorem. Podkreślamy, że był to sposób, w jaki działał system operacyjny MS-DOS i pierwsze wersje Microsoft Windows.

Z drugiej strony tryb chroniony dał procesorowi możliwość wielozadaniowości, dzięki możliwości szybkiego przełączania dwóch różnych procesów. Jego nazwa wynika z ograniczonego dostępu programów do instrukcji sprzętu (pojawia się postać nadzorcy), aby uniknąć konfliktów, gdy są używane razem; niestety, to usunęło kompatybilność większości oprogramowania, w tym tego o nazwie MS-DOS.

Debiut IBM

I286 został wydany na trzeciej generacji komputerów osobistych IBM, PC / AT. Ogromny sukces nowojorskiego systemu katapultował sprzedaż mikroprocesora, a ustanowienie modelu AT jako standardu w komputerowym domu zachęciło do stworzenia oprogramowania zgodnego z architekturą Intela.

Komputer IBM PC / AT. Zdjęcie: wikimedia commons; MBlair Martin.

Jak zwykle w tamtym czasie Intel nie był jedynym producentem. Firmy takie jak sam IBM lub obecny AMD produkowały podobne i kompatybilne modele, w niektórych przypadkach (takie jak Harris Corporation lub sama AMD), znacznie przekraczając prędkość oryginalnego modelu opracowanego przez Intel.

POLECAMY, że Intel zaprzestaje produkcji kontrolerów Thunderbolt 3 pierwszej generacji

Intel 80386 (1985)

Zdjęcie: Flickr; Contri

Po uruchomieniu Intel 80286 przyjdzie jego recenzja, Intel 80386 (lub i386). Procesor ten miał na celu ulepszenie funkcji przedstawionych w i286, dodanie nowych trybów pracy i wielu nowych funkcji w architekturze x86. Taki postęp stanowił fundament dla późniejszych procesorów, przynajmniej do pojawienia się układów P6.

„Klony” Intela i IBM

Oryginalny i286 był procesorem zaprojektowanym z myślą o prostej i wydajnej produkcji; Krótko po jego pierwotnej premierze, a dzięki sukcesowi, pozostali producenci zaczęli produkować i sprzedawać własne wersje tego modelu. Niektóre z nich ze znaczną poprawą w stosunku do oryginału, szczególnie w zakresie osiąganych częstotliwości.

I386 był w chwili premiery drogim procesorem w produkcji i wdrażaniu; być może dlatego IBM zaczął używać go dopiero w 1987 roku, przestrzeni, którą firma Compaq (znana z niedrogich komputerów kompatybilnych z IBM) skorzystała z wprowadzenia na rynek Compaq Portable 386 / III i objęcia wiodącej pozycji w ofercie. IBM PC. Rozpocznie się złoty wiek klonów opartych na komputerach firmy z Ameryki Północnej.

Compaq PC był jedną z pierwszych firm, które uczyniły komputery PC kompatybilnymi z IBM PC. Zdjęcie Wikimedia Commons; Titian Garuti

Intel również nie pozostawał bezkarny przez inne firmy; Właśnie dlatego i386 nie był licencjonowany do produkcji poza fabrykami firmy Mountain View. Jednak firmy takie jak AMD i Texas Instruments nadal opracowywały szybsze i tańsze procesory oparte na i286; Aby z nimi walczyć, Intel opracował i386SX, niedrogą wersję oryginalnego i386 z pewnymi podobieństwami do i286 oraz łatwiejszą i tańszą w produkcji. Strategia obowiązywałaby do wczesnych lat 90., kiedy wersje oryginalnego i386 zaczęły pojawiać się na AMD z Am386 i Cyrix z ich Cx486.

Potężne procesory P3

Chociaż nie byłby to tak znaczny skok pod względem prędkości, jak i286, i386 był znaczącym postępem dla procesorów x86. Częstotliwość wzrosła gwałtownie, do 12 MHz w pierwszych modelach, osiągając 40 MHz w późniejszych. Magistrala danych została również podwojona do 32-bitów, a magistrala adresowa również została zwiększona do 32-bitów, a także dokonano ważnych zmian w wykonywaniu instrukcji i pojawił się zestaw instrukcji IA-32.

Architektura P3. Zdjęcie: wikimedia commons

Ze względu na IA-32 kompatybilność z oprogramowaniem i286 była ograniczona, ale jego wdrożenie położyłoby podwaliny pod architekturę x86 na następne 20 lat i wpłynęłoby na zestawy instrukcji x86-64 (Intel 64 dla Intela), których używamy w obecny sprzęt gospodarstwa domowego.

Z drugiej strony procesory i386SX pracowały z 16-bitową magistralą danych i 24-bitową magistralą adresową, co czyniło ją wolniejszą, podobnie jak jej poprzednik, chociaż zachowała wewnętrzną konstrukcję układu, co się liczyło z innymi istotnymi ulepszeniami.

Nowe tryby, te same problemy na x86

Kolejną atrakcją i386 była implementacja różnych trybów funkcjonalnych. Tryb rzeczywisty i tryb chroniony pojawiły się ponownie ze względu na kompatybilność, ale pojawił się własny tryb chroniony z ważnymi nowymi funkcjami, takimi jak usuwanie segmentów lub wirtualizacja kilku sesji.

Niestety, jego słabe wdrożenie nadal stanowi główną przeszkodę dla tych zmian; Do czasu pojawienia się bardziej zaawansowanych systemów operacyjnych pozostawał głównym ograniczeniem możliwości tych procesorów.

POLECAMY Recenzja Corsair One PRO w języku hiszpańskim (pełna analiza)

Intel 80486 (1989)

Po niezaprzeczalnym sukcesie i386, Intel opracował następną generację procesorów x86 w celu ulepszenia tego, co osiągnął dzięki i386. Tak narodziłyby się procesory P4, znane na całym świecie jako Intel 80486 lub i486.

Koprocesor 387 i i486SX

Procesory i486 są wewnętrznie bardzo podobne do poprzedniej generacji, z wyjątkiem integracji koprocesora 387; Ten układ zawierał jednostkę zmiennoprzecinkową i ujednoliconą pamięć podręczną w obwodzie, z którego monolityczne procesory scalone stawałyby się coraz bardziej powszechne. W przeciwnym razie był to nadal 32-bitowy procesor na magistrali danych i magistrali adresowej, a pozostałe ulepszenia dotyczyły raczej optymalizacji zestawu instrukcji lub zwiększania częstotliwości niż innych czynników.

Architektura P4. Zdjęcie: wikimedia commons

Był jednak wariant i486, i486SX, który zrezygnował z tego koprocesora, aby obniżyć koszty. I486SX nie miał innej wielkości magistrali niż oryginał (przynajmniej Intel), więc był bardzo popularnym układem ze względu na niższą cenę.

Obsesja na punkcie wysokich częstotliwości

Przyniósł i486 początek gorączki MHz w procesorach. Intel wprowadził, dzięki włączeniu zintegrowanej pamięci podręcznej, duplikację wewnętrznych częstotliwości zegara, nazywał się Intel OverDrive. Dzięki nim procesory i486 mogły pracować z częstotliwością dwa razy (a później trzykrotnie) w celu wykonania instrukcji, korzystając z dłuższych.

Pierwszym procesorem o tych cechach był i486DX2, który podwoił prędkość taktowania z 25 MHz do 50 MHz. Ostatnią iteracją tego typu była i486DX4, trzykrotnie zwiększając częstotliwości do 100 MHz, chociaż najmocniejszy Pochodzi z AMD z Am5x86-P75 +, który osiągnął 150 MHz.

Obsługiwane procesory ponownie wchodzą i rozwijają się na x86

Podobieństwa między architekturą procesorów i486 i i386 ułatwiły producentom procesorów kompatybilnych z i486. Po tym, jak licencje zniknęły wraz z uruchomieniem i386, społeczeństwo zaczęło popularnie nazywać je „klonami”, chociaż termin ten dotyczył tylko tych identycznych (wewnętrznie) z oryginałami.

Procesory pochodzące od innych marek Intel 80486. Zdjęcie: Kolekcja komputerowa MCbx

Jeden z najbardziej płodnych producentów procesorów tego typu od AMD, nawet posunął się do tej pory (jak już wspomnieliśmy), aby wypuszczać mocniejsze modele niż warianty Intela, chociaż jego największym atutem na rynku była wciąż najkorzystniejsza cena. Była to także linia Cyrix, wynik odwrotnej inżynierii procesorów Intela; ich procesory nie działały dokładnie tak samo, więc polegały na przystępnych cenach.

Innymi interesującymi nazwami mogą być IBM lub Texas Instruments, chociaż ich obecność była mniej silna niż na poprzednich etapach rodziny procesorów x86.

Ostatnie słowo o procesorach x86

Procesory rodzinne x86 doświadczyły w tym czasie najbardziej niezwykłych zmian w swojej historii. Nic dziwnego, że położono podwaliny pod wiele elementów, które będą nam towarzyszyć lata po wyjściu na jaw w tych pokoleniach.

Zalecamy przeczytanie naszego przewodnika po najlepszych płytach głównych

Bez wątpienia jest to jeden z najpiękniejszych okresów współczesnego przetwarzania i pierwsze etapy domowego obliczeń, jakie znamy dzisiaj. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym komponencie, zapraszamy do zapoznania się z naszym artykułem na temat pokoleniowego przejścia od Intel Pentium 4 do Intel Core.