Эволюция процессоров Intel x86 в 80-х годах: 286, 386 и 486

Сегодня мы хотим рассмотреть один из самых плодотворных периодов в своей истории - эволюцию процессоров Intel x86 восьмидесятых годов. Время перемен для персональных компьютеров.

Процессор является одним из самых интересных компонентов ПК благодаря своей важности, истории и эволюции. Из всего этого, немногие компании более вовлечены во все перечисленные моменты, чем синий гигант полупроводников; Intel была постоянным главным героем на протяжении всей жизни этого произведения.

Указатель содержания

Семь лет непрерывной эволюции

Период времени, который мы хотим охватить в этом тексте, датируется 1982 годом и концом восьмидесятых годов; За это время процессоры, основанные на архитектуре x86, пережили одно из самых быстрых и выдающихся событий в истории современных вычислений и заложили некоторые основы того, как мы понимаем домашнюю электронику сегодня.

Изображение: Flickr; Паули Раутакорпи

Мы поговорим о Intel 80286 и его реализации в IBM PC / AT, Intel 80386 и росте клонов ПК через Compaq, а также о запуске и разработке Intel 80486 и основах того, что впоследствии станет Pentium. Общий тур по истории вычислительной техники.

Intel 80286 (1982)

Изображение: Flickr; Генри Мюлпфордт

Intel 80286 (также известный как iAPX 286 или i286) является прямым преемником процессоров Intel 80186 и 80188, принадлежащих к семейству процессоров x86, и был предпочтительным ЦП для домашних ПК, выпускаемых IBM от запуска до вплоть до восьмидесятых годов, продолжая отношения между Intel и IBM.

Некоторые из его спецификаций x86

I286 стал главным скачком в спецификации со времени предыдущей итерации процессоров x86. В архитектуре P2 использовалась 16-битная шина данных (отсюда и категоризация процессора), а адресная шина была 24-битной, что явным образом отличается от оригинального 80086. При этом их частоты колебались от 4 МГц до 25 МГц в последних ревизиях.

P2 архитектура. Изображение: Wikimedia Commons

Основные моменты включают улучшения в выполнении инструкций за тактовый цикл и включение новых наборов команд, которые значительно сокращают время, необходимое для выполнения некоторых задач; некоторым из них требовалось меньше, чем в два раза больше тактов для завершения.

Первые шаги в многозадачности в первом x86

Для i286 было характерно использование двух режимов работы, предназначенных для использования в многозадачных приложениях, речь идет о защищенном режиме и реальном режиме.

Реальный режим (режим реального адреса) был тем, который вступил в силу по умолчанию в процессоре. Поддерживает обратную совместимость с предыдущими процессорами семейства x86 и обеспечивает прямой программный доступ к системной BIOS. Благодаря обратной совместимости процессоры i286 смогли использовать все программное обеспечение, разработанное для своих предшественников, что делает их очень универсальным процессором. Мы подчеркиваем, что именно так работала операционная система MS-DOS и первые версии Microsoft Windows.

Защищенный режим, с другой стороны, дал процессору многозадачность благодаря возможности быстрого переключения двух разных процессов. Его название происходит от ограниченного доступа программ к инструкциям оборудования (фигура руководителя), чтобы избежать конфликтов при совместном использовании; к сожалению, это лишило совместимости большую часть программного обеспечения, в том числе с именем MS-DOS.

Дебют IBM

I286 был выпущен на третьем поколении персональных компьютеров IBM, PC / AT. Огромный успех системы нью-йоркской компании привел к катапультированию продаж микропроцессора и установлению модели AT в качестве стандарта для домашних вычислений, что способствовало созданию программного обеспечения, совместимого с архитектурой Intel.

IBM PC / AT компьютер. Изображение: Wikimedia Commons; MBlair Martin.

Как обычно, в то время Intel была не единственным производителем. Такие компании, как сама IBM или нынешняя AMD, производили аналогичные и совместимые модели, в некоторых случаях (например, корпорации Harris или самой AMD), что значительно превосходило скорость оригинальной модели, разработанной Intel.

МЫ РЕКОМЕНДУЕМ ВАМ Intel прекращает выпуск контроллеров Thunderbolt 3 первого поколения

Intel 80386 (1985)

Изображение: Flickr; Contri

После запуска Intel 80286 придет его обзор Intel 80386 (или i386). Этот процессор нацелен на улучшение функций, представленных в i286, добавление новых режимов работы и многочисленных новых функций в архитектуре x86. Таков был прогресс, который заложит основу для более поздних процессоров, по крайней мере, до появления чипов P6.

«Клоны» Intel и IBM

Оригинальный i286 был процессором, предназначенным для простого и эффективного производства; Вскоре после его первоначального запуска и в связи с его успехом, остальные производители начали производить и продавать свои собственные версии модели. Некоторые из них с существенными улучшениями по сравнению с оригиналом, особенно в достигнутых частотах.

На момент выпуска i386 был дорогим процессором в производстве и реализации; возможно, именно поэтому IBM начала использовать его только в 1987 году, когда компания Compaq (известная своими доступными по цене IBM-совместимыми ПК) воспользовалась тем, что выпустила Compaq Portable 386 / III на рынок и стала лидером в предложении. IBM PC. Начнется золотой век клонов на основе компьютеров североамериканской компании.

Compaq PC была одной из первых компаний, сделавших ПК совместимыми с IBM PC. Изображение Wikimedia Commons; Тициан Гарути

Intel также не осталась безнаказанной другими компаниями; Именно поэтому i386 не был лицензирован для производства за пределами заводов компании Mountain View. Однако такие компании, как AMD и Texas Instruments, продолжали разрабатывать более быстрые и более доступные процессоры на базе i286; Чтобы бороться с ними, Intel разработала i386SX, недорогую версию оригинального i386 с некоторыми сходствами с i286, которую проще и дешевле производить. Стратегия вступит в силу до начала 1990-х годов, когда стали появляться версии оригинального i386 от AMD с Am386 и Cyrix с их Cx486.

Мощные процессоры P3

Хотя это не будет таким существенным скачком с точки зрения скорости, как у i286, i386 стал значительным прогрессом для процессоров x86. Частота резко возросла до 12 МГц в первых моделях, достигнув 40 МГц в более поздних. Шина данных была также удвоена до 32-битной, а адресная шина также была увеличена до 32-битной, а также были внесены важные изменения в выполнение инструкций, и появился набор команд IA-32.

P3 архитектура. Изображение: Wikimedia Commons

Из-за IA-32 совместимость с программным обеспечением i286 была ограничена, но его реализация заложила бы основы архитектуры x86 на следующие 20 лет и повлияла бы на наборы команд x86-64 (Intel 64 для Intel), которые мы используем в текущая бытовая техника.

С другой стороны, процессоры i386SX работали с 16-битной шиной данных и 24-битной адресной шиной, что делало его медленнее, как и его предшественник, хотя и поддерживало внутреннюю конструкцию чипа, который считал с другими серьезными улучшениями.

Новые режимы, те же проблемы на x86

Еще одной изюминкой i386 была реализация, опять же, различных функциональных режимов. Реальный режим и защищенный режим вновь появились по причинам совместимости, но появился собственный защищенный режим с важными новыми функциями, такими как удаление сегментов или виртуализация нескольких сеансов.

К сожалению, его плохая реализация продолжала оставаться основным тормозом этих разработок; Он продолжал оставаться основным ограничителем возможностей этих процессоров до появления более совершенных операционных систем.

МЫ РЕКОМЕНДУЕМ ВАМ обзор Corsair One PRO на испанском языке (полный анализ)

Intel 80486 (1989)

После неоспоримого успеха i386 корпорация Intel разработала новое поколение процессоров x86 с целью улучшения своих достижений с i386. Так появились процессоры P4, известные во всем мире как Intel 80486 или i486.

Сопроцессор 387 и i486SX

Внутренние процессоры i486 очень похожи на их предыдущее поколение, за исключением интеграции 387 сопроцессора; Эта микросхема включала в себя модуль с плавающей запятой и унифицированный кэш внутри схемы, из-за чего процессоры с монолитной микросхемой станут все более распространенными. В противном случае это все еще был 32-разрядный процессор на шине данных и адресной шине, а остальные усовершенствования вращались больше вокруг оптимизации набора команд или увеличения частот, чем другие факторы.

P4 архитектура. Изображение: Wikimedia Commons

Однако был вариант i486, i486SX, который обходился без этого сопроцессора для сокращения расходов. У i486SX не было размера шины, отличного от первоначального (по крайней мере, от Intel), поэтому он был очень популярным чипом по более низкой цене.

Одержимость высокими частотами

То, что сделал i486, это начало лихорадки МГц в процессорах. Intel представила, благодаря включению встроенной кэш-памяти, дублирование внутренних частот часов, ее назвали Intel OverDrive. Благодаря им процессоры i486 могут работать с удвоенной (а затем и с тройной) частотой для выполнения команд, получая выгоду от более длинных.

Первым процессором с этими характеристиками был i486DX2, который удвоил тактовую частоту с 25 МГц до 50 МГц. Последней итерацией этого типа был i486DX4, который утроил частоты до 100 МГц, хотя самый мощный Он пришел от AMD с Am5x86-P75 +, который достиг 150 МГц.

Поддерживаемые процессоры повторно входят и расширяются на x86

Сходство архитектуры процессоров i486 и i386 упростило задачу производителей процессоров, совместимых с i486. После того, как лицензии исчезли с запуском i386, публика стала широко называть их «клонами», хотя этот термин применялся только к тем, кто идентичен (внутренне) оригиналам.

Процессоры производные от других брендов Intel 80486. Изображение: MCbx Computer Collection

Один из самых плодовитых производителей процессоров этого типа от AMD, даже заходя так далеко (как мы уже упоминали), чтобы выпустить более мощные модели, чем варианты Intel, хотя его самым большим активом на рынке по-прежнему была его самая доступная цена. Это была также линия Cyrix, результат реинжиниринга процессоров Intel, их процессоры не работали точно так же, поэтому они полагались на доступные цены.

Другими интересными именами могут быть IBM или Texas Instruments, хотя их присутствие было менее сильным, чем на предыдущих этапах семейства процессоров x86.

Последнее слово о процессорах x86

За это время процессоры семейства x86 претерпели некоторые наиболее заметные изменения в своей истории. Неудивительно, что были заложены основы для многих элементов, которые будут сопровождать нас спустя годы после того, как они обнаружатся в этих поколениях.

Мы рекомендуем прочитать наше руководство по лучшим материнским платам

Без сомнения, это один из самых красивых периодов современных вычислений и первые этапы домашних вычислений, какими мы их знаем сегодня. Если вы хотите узнать больше об этом компоненте, мы приглашаем вас прочитать нашу статью о переходе поколений с Intel Pentium 4 на Intel Core.