Еволюція процесорів Intel x86 у 80-х роках: 286, 386 та 486

Сьогодні ми хочемо переглянути один з найвидатніших періодів своєї історії через еволюцію процесорів Intel x86 вісімдесятих років. Час змін для персональних комп’ютерів.

Процесор є одним з найцікавіших компонентів ПК через його важливість, історію та еволюцію. З усього цього мало компаній займається усіма цитованими пунктами, ніж синій гігант напівпровідників; Intel була постійним героєм протягом усього життя цього твору.

Зміст індексу

Сім років безперервної еволюції

Період часу, який ми хочемо висвітлити в цьому тексті, припадає на 1982 рік до кінця вісімдесятих років; За цей час процесори, засновані на архітектурі x86, пережили одне з найшвидших та найвизначніших розробок в історії сучасних обчислень і заклали деякі основи того, як ми розуміємо домашню електроніку сьогодні.

Зображення: Flickr; Паулі Раутакорпі

Ми поговоримо про Intel 80286 та його впровадження в IBM PC / AT, Intel 80386 та підйом клонів ПК через Compaq, а також про запуск та розвиток Intel 80486 та основи того, що згодом стане Pentium. Загальний тур з історії обчислень.

Intel 80286 (1982)

Зображення: Flickr; Генрі Мюлпфордт

Intel 80286 (також відомий як iAPX 286 або i286) є прямим спадкоємцем процесорів Intel 80186 і 80188, які належать до сімейства процесорів x86, і був процесором вибору для домашніх ПК, виготовлених IBM від запуску до добре у вісімдесяті роки, продовжуючи відносини між Intel та IBM.

Деякі його характеристики x86

I286 був значним стрибком у порівнянні з попередньою ітерацією процесорів x86. Архітектура P2 використовувала 16-бітну шину даних (звідси і категоризація процесора), а адресна шина була 24-бітною, що було чіткою еволюцією від початкового 80086. Тоді як в останніх редакціях їх частоти коливалися від 4 МГц до 25 МГц.

P2 архітектура. Зображення: Вікісховище

Основні моменти включають в себе вдосконалення виконання інструкцій за тактовим циклом та включення нових наборів інструкцій, що різко скорочують час, необхідний для виконання деяких завдань; деяким з них було потрібно менше ніж удвічі більше циклів годин.

Перші кроки в багатозадачності в першому x86

I286 характеризувався використанням двох режимів роботи, призначених для використання багатозадачних програм, мова йде про захищений режим і реальний режим.

Реальний режим (режим реальної адреси) був таким, який набрав чинності за замовчуванням у процесорі. Підтримує зворотну сумісність з попередніми процесорами сімейства x86 та забезпечує прямий доступ програмного забезпечення до системної BIOS. Завдяки цій відсталій сумісності процесори i286 змогли використовувати все програмне забезпечення, розроблене для їх попередників, що робить їх дуже універсальним процесором. Підкреслимо, що саме таким чином працювала операційна система MS-DOS та перші версії Microsoft Windows.

З іншого боку, захищений режим дав процесору можливість багатозадачності, завдяки можливості швидкого перемикання двох різних процесів. Його назва походить від обмеженого доступу програм до інструкцій обладнання (фігурка керівника з'являється), щоб уникнути конфліктів при спільному використанні; на жаль, це усунуло сумісність для більшості програмного забезпечення, в тому числі і з таким MS-DOS.

Дебют IBM

I286 був випущений на персональних комп'ютерах третього покоління IBM - ПК / AT. Величезний успіх системи нью-йоркської компанії катапультував продаж мікропроцесора та встановлення моделі AT як стандарту в домашніх обчисленнях сприяло створенню програмного забезпечення, сумісного з архітектурою Intel.

Комп'ютер IBM PC / AT. Зображення: wikimedia commons; MBlair Martin.

Як зазвичай у той час, Intel була не єдиним виробником. Такі компанії, як IBM, або поточний AMD виготовляли подібні та сумісні моделі в деяких випадках (наприклад, корпорації Harris або AMD), що значно перевищує швидкість оригінальної моделі, розробленої Intel.

РЕКОМЕНДУЄМО ВАС Intel відміняє контролери першого покоління Thunderbolt 3

Intel 80386 (1985)

Зображення: Flickr; Contri

Після запуску Intel 80286 прийде її огляд, Intel 80386 (або i386). Цей процесор мав на меті покращити функції, представлені в i286, додавши нові режими роботи та численні нові функції в архітектурі x86. Такий заздалегідь був би основою для наступних процесорів, принаймні до появи мікросхем P6.

"Клони" Intel та IBM

Оригінальний i286 був процесором, розробленим для того, щоб вироблятися просто та ефективно; Незабаром після оригінального запуску, і завдяки його успіху, решта виробників почали випускати та продавати власні версії моделі. Деякі з них із значними поліпшеннями порівняно з оригіналом, особливо на досягнутих частотах.

На старті i386 був дорогим процесором у виробництві та впровадженні; можливо, це було причиною того, що IBM не почала використовувати його до 1987 року, простір, яким компанія Compaq (відома своїми доступними IBM-сумісними ПК) скористалася, щоб випустити на ринок Compaq Portable 386 / III і взяти на себе лідируючі позиції у пропозиції. IBM PC. Почнеться золота доба клонів, заснованих на комп’ютерах північноамериканської компанії.

Компанія Compaq PC була однією з перших компаній, яка зробила ПК сумісними з IBM PC. Зображення Wikimedia Commons; Тіціан Гаруті

Intel також не залишилася безкарною іншими компаніями; Тому i386 не отримав ліцензії на виробництво за межами заводів компанії Mountain View. Однак такі компанії, як AMD та Texas Instruments, продовжували розробляти швидші та доступніші процесори на базі i286; Для боротьби з ними Intel розробила i386SX, недорогу версію оригінального i386, яка має деякі схожість з i286 та легшою та дешевшою у виробництві. Стратегія набула чинності до початку 1990-х, коли версії оригінального i386 почали з'являтися від AMD з Am386 та Cyrix з їх Cx486.

Потужні процесори P3

Хоча це був би не такий істотний стрибок швидкості, як i286, i386 був значним просуванням для процесорів x86. Частота різко зросла до 12 МГц у перших моделях, досягаючи 40 МГц у пізніших. Шина даних також була подвоєна до 32-бітної, адресна шина також була збільшена до 32-бітної, а також було внесено важливі зміни у виконанні інструкцій, і з'явився набір інструкцій IA-32.

P3 архітектура. Зображення: wikimedia commons

Завдяки IA-32 сумісність із програмним забезпеченням i286 була обмежена, але його реалізація заклала б основи архітектури x86 на наступні 20 років і вплинула на набір інструкцій x86-64 (Intel 64 для Intel), який ми використовуємо в поточне побутове обладнання.

З іншого боку, процесори i386SX працювали з 16-бітною шиною даних та 24-бітовою шиною адреси, що робить її повільніше, як у попередника, хоча він підтримував внутрішню конструкцію мікросхеми, на яку враховувався з іншими основними поліпшеннями.

Нові режими, ті ж проблеми на x86

Ще однією родзинкою i386 стала реалізація, знову ж таки, різних функціональних режимів. Реальний режим і захищений режим знову з'явилися з міркувань сумісності, але власний захищений режим показав важливі нові функції, такі як видалення сегментів або віртуалізація декількох сеансів.

На жаль, його погана реалізація продовжувала залишатися головним рухом у цьому розвитку подій; Він продовжував залишатися головним обмежувачем можливостей цих процесорів до появи більш досконалих операційних систем.

РЕКОМЕНДУЄМО ВАС Corsair One PRO Огляд іспанською мовою (повний аналіз)

Intel 80486 (1989)

Після безперечного успіху i386 Intel розробила наступне покоління процесорів x86 з метою покращення того, що було досягнуто з i386. Так народилися процесори P4, які в усьому світі відомі як Intel 80486 або i486.

Копроцесор 387 та i486SX

Процесори i486 дуже схожі на їх попереднє покоління всередині, за винятком інтеграції копроцесора 387; Ця мікросхема включала модуль з плаваючою комою та уніфікований кеш всередині ланцюга, від цього монолітні процесори мікросхем ставали все більш поширеними. Інакше це був 32-розрядний процесор на шині даних та адресної шині, а решта удосконалень оберталися більше оптимізацією набору інструкцій або збільшенням частоти, ніж інші фактори.

P4 архітектура. Зображення: wikimedia commons

Однак був варіант i486, i486SX, який обходився з цим співпроцесором для зниження витрат. I486SX не відрізнявся розміром шини від свого оригіналу (принаймні від Intel), тому він був дуже популярним чіпом за нижчу ціну.

Одержимість високими частотами

I486 приніс гарячку МГц у процесорах. Intel представила, завдяки включенню інтегрованої кеш-пам’яті, дублювання внутрішніх частот тактової частоти, її назва було Intel OverDrive. Через них процесори i486 могли працювати на двічі (а пізніше і втричі) своєї частоти для виконання інструкцій, користуючись більш тривалими.

Першим процесором з цими характеристиками став i486DX2, який вдвічі збільшив тактову частоту з 25 МГц до 50 МГц. Останньою ітерацією цього типу стала i486DX4, утричі збільшуючи частоти до 100 МГц, хоча і найпотужніша Він прийшов від AMD з Am5x86-P75 +, який досяг 150 МГц.

Підтримувані процесори повторно вводяться та розширюються на x86

Подібність між архітектурою процесорів i486 та i386 полегшила виробників процесорів, сумісних з i486. Після того, як ліцензії зникли із запуском i386, громадськість почала в народі називати їх «клонами», хоча цей термін застосовувався лише до тих, що однаково (внутрішньо) стосуються оригіналів.

Процесори, отримані від інших марок Intel 80486. Зображення: Колекція комп'ютерів MCbx

Один з найбільш плідних виробників процесорів цього типу від AMD, навіть зайшовши так далеко (як ми вже згадували), щоб запустити більш потужні моделі, ніж варіанти Intel, хоча його найбільшим надбанням на ринку все-таки була його найдоступніша ціна. Це також була лінія Cyrix - результат зворотної інженерії процесорів Intel; їхні процесори не працювали точно так само, тому вони покладалися на доступні ціни.

Інші цікаві назви можуть бути IBM або Texas Instruments, хоча їх присутність була менш сильною, ніж на попередніх етапах процесорів сімейства x86.

Заключне слово про процесори x86

За цей час процесори сімейства x86 пережили деякі найзнаменніші зміни в їхній історії. Не дивно, що фундаменти були закладені для багатьох елементів, які супроводжували б нас через роки після того, як вони з'явилися на світ у цих поколіннях.

Рекомендуємо ознайомитися з нашим посібником про найкращі материнські плати

Без сумніву, це один з найкрасивіших періодів сучасних обчислень і перші етапи домашніх обчислень, як ми це знаємо сьогодні. Якщо ви хочете дізнатися більше про цей компонент, ми пропонуємо вам прочитати нашу статтю про генеральний стрибок від Intel Pentium 4 до Intel Core.