Intel x86 -suorittimien kehitys 80-luvulla: 286, 386 ja 486

Tänään haluamme tarkastella yhtä historiansa heikoimmista ajanjaksoista 1980-luvun Intel x86 -prosessorien evoluution kautta. Henkilökohtaisten tietokoneiden muutoksen aika.

Suoritin on yksi mielenkiintoisimmista tietokoneen komponenteista sen tärkeyden, historian ja kehityksen vuoksi. Kaikista harvoista yrityksistä on enemmän mukana kaikissa mainituissa kohdissa kuin puolijohteiden sinisessä jättiläisessä; Intel on ollut jatkuva päähenkilö koko tämän teoksen ajan.

Sisällysluettelo

Seitsemän vuoden jatkuva kehitys

Aika, jonka haluamme käsitellä tässä tekstissä, on vuodesta 1982 kahdeksankymmenenluvun loppuun; Tuona aikana x86-arkkitehtuuriin perustuvat prosessorit kokivat nopeimman ja merkittävimmän kehityksen nykyaikaisen tietotekniikan historiassa ja loivat perustan kodin elektroniikan ymmärtämiselle tänään.

Kuva: Flickr; Pauli Rautakorpi

Puhumme Intel 80286: sta ja sen toteutuksesta IBM PC / AT: ssä, Intel 80386: ssä ja PC-kloonien noususta Compaqin kautta, samoin kuin Intel 80486: n lanseerauksesta ja kehittämisestä sekä sen perusta, josta myöhemmin tulee Pentium. Yleinen kierros tietojenkäsittelyn historiasta.

Intel 80286 (1982)

Kuva: Flickr; Henry Mühlpfordt

Intel 80286 (tunnetaan myös nimellä iAPX 286 tai i286) on Intel 80186- ja 80188-prosessorien suora seuraaja, jotka kaikki kuuluvat x86-prosessorien perheeseen, ja se oli valittu CPU kotitietokoneille, joita IBM valmisti IBM: stä alusta alkaen. hyvin 1970-luvulle, jatkaen Intelin ja IBM: n välistä suhdetta.

Jotkut sen x86-teknisistä tiedoista

I286 oli merkittävä harppaus spec edelliseen x86-prosessorien iteraatioon verrattuna. P2-arkkitehtuuri käytti 16-bittistä dataväylää (prosessorin luokittelu) ja osoiteväylä oli 24-bittinen, selkeä kehitys alkuperäisestä 80086: sta. Vaikka niiden taajuudet olivat välillä 4 MHz - 25 MHz uusimmissa versioissa.

P2-arkkitehtuuri. Kuva: Wikimedia Commons

Kohokohtia ovat parannukset ohjeiden toteuttamisessa kellosykliä kohti ja uusien ohjejoukkojen sisällyttäminen, jotka vähentävät dramaattisesti joidenkin tehtävien suorittamiseen tarvittavaa aikaa; Jotkut heistä tarvitsivat alle kahdesti kellosyklin suorittamiseen.

Ensimmäiset vaiheet monitehtävissä ensimmäisessä x86: ssa

I286: lle oli tunnusomaista kahden toimintatilan käyttö, joka on tarkoitettu käyttämään moniajoa koskevia sovelluksia, puhumme suojatusta tilasta ja todellisesta tilasta.

Oikea tila (todellinen osoitetila) oli se, joka tuli oletuksena voimaan prosessorissa. Ylläpitää taaksepäin yhteensopivuutta aikaisempien x86-perheprosessorien kanssa ja mahdollistaa suoran ohjelmiston pääsyn järjestelmän BIOSiin. Tämän taaksepäin sopivan yhteensopivuuden ansiosta i286-prosessorit pystyivät käyttämään kaikkia edeltäjilleen kehitettyjä ohjelmistoja, mikä teki niistä erittäin monipuolisen prosessorin. Korostamme, että se oli tapa, jolla MS-DOS- käyttöjärjestelmä ja Microsoft Windowsin ensimmäiset versiot toimivat.

Suojattu tila puolestaan ​​antoi prosessorille mahdollisuuden monitoimintaa, koska kyky vaihtaa nopeasti kaksi eri prosessia. Sen nimi johtuu ohjelmien rajoitetusta mahdollisuudesta käyttää laitteiden ohjeita (esimiehen luku näkyy) konfliktien välttämiseksi yhdessä käytettäessä; valitettavasti tämä poisti yhteensopivuuden suurella osalla ohjelmistoja, mukaan lukien nimeltään MS-DOS.

IBM: n debyytti

I286 julkaistiin IBM: n kolmannen sukupolven henkilökohtaisissa tietokoneissa, PC / AT. New York -yhtiön järjestelmän valtava menestys kiihdytti mikroprosessorin myynnin ja AT-mallin luominen kotilaskennan standardiksi rohkaisi luomaan Intelin arkkitehtuuriin sopivia ohjelmistoja.

IBM PC / AT-tietokone. Kuva: wikimedia commons; MBlair Martin.

Kuten tuolloin tavallista, Intel ei ollut ainoa valmistaja. Yritykset, kuten IBM itse, tai nykyinen AMD, valmistivat samanlaisia ​​ja yhteensopivia malleja, joissakin tapauksissa (kuten Harris Corporation tai AMD itse), ylittäen huomattavasti Intelin kehittämän alkuperäisen mallin nopeuden.

Suosittelemme, että Intel lopettaa ensimmäisen sukupolven Thunderbolt 3 -ohjaimet

Intel 80386 (1985)

Kuva: Flickr; Contri

Intel 80286: n markkinoille tulon jälkeen tulee sen arvostelu, Intel 80386 (tai i386). Tämän prosessorin tarkoituksena oli parantaa i286: n ominaisuuksia lisäämällä x86-arkkitehtuuriin uusia toimintatapoja ja lukuisia uusia ominaisuuksia. Tällainen oli ennakko, joka loi perustan myöhemmille prosessoreille, ainakin P6-sirujen ilmestymiseen saakka.

Intelin ja IBM: n "kloonit"

Alkuperäinen i286 oli prosessori, joka oli suunniteltu tuottamaan yksinkertaisesti ja tehokkaasti; Pian alkuperäisen markkinoille tulonsa jälkeen ja menestyksen vuoksi muut valmistajat alkoivat tuottaa ja myydä omia mallejaan. Joillakin niistä on huomattavia parannuksia alkuperäiseen verrattuna, etenkin saavutetuilla taajuuksilla.

I386 oli käynnistyksen yhteydessä kallis prosessori tuotannossaan ja toteutuksessaan; ehkä se oli syy siihen, miksi IBM aloitti sen käytön vasta vuonna 1987, tilaan, jonka Compaq- yritys (joka tunnetaan edullisista IBM-yhteensopivista tietokoneistaan) käytti hyväkseen markkinoidakseen Compaq Portable 386 / III -sovelluksen ja ottaa tarjouksen johtoaseman. IBM PC. Pohjois-amerikkalaisen yrityksen tietokoneisiin perustuvien kloonien kulta-aika alkaisi.

Compaq PC oli yksi ensimmäisistä yrityksistä, joka teki tietokoneita yhteensopiviksi IBM PC: n kanssa. Image Wikimedia Commons; Titian Garuti

Intel ei myöskään jäänyt muiden yritysten rankaisematta; Siksi i386: lla ei ollut lisenssiä valmistukseen Mountain View -yrityksen tehtaiden ulkopuolella. AMD: n ja Texas Instrumentsin kaltaiset yritykset kehittivät kuitenkin edelleen nopeampia ja edullisempia i286-pohjaisia ​​prosessoreita; Niitä torjuakseen Intel kehitti i386SX, edullisen version alkuperäisestä i386: sta, jolla on joitain samankaltaisuuksia i286: n kanssa ja jonka tuottaminen on helpompaa ja halvempaa. Strategia tulisi voimaan 1990-luvun alkupuolella, jolloin alkuperäisen i386-version versiot alkoivat ilmestyä AMD: stä Am386: n ja Cyrixin kanssa heidän Cx486: n kanssa.

Tehokkaat P3-prosessorit

Vaikka se ei olisi niin merkittävä nopeuden hyppy kuin i286, i386 oli merkittävä edistysaskel x86-prosessoreille. Taajuus kasvoi dramaattisesti 12 MHz: iin ensimmäisissä malleissa, saavuttaen 40 MHz: iin myöhemmissä malleissa. Dataväylä kaksinkertaistettiin 32-bittiseksi ja osoiteväylä myös nostettiin 32-bittiseksi, samoin kuin käskyjen suorittamiseen tehtiin tärkeitä muutoksia, ja IA-32-käskyjoukko ilmestyi.

P3-arkkitehtuuri. Kuva: wikimedia commons

IA-32: n takia yhteensopivuus i286-ohjelmiston kanssa oli rajallinen, mutta sen toteuttaminen loisi perustan x86-arkkitehtuurille seuraavalle 20 vuodelle ja vaikuttaisi x86-64-käskyjoukkoihin (Intel 64 Intelille), joita käytämme nykyiset kodinkoneet.

Toisaalta i386SX-prosessorit työskentelivät 16-bittisen dataväylän ja 24-bittisen osoiteväylän kanssa, mikä teki siitä hitaamman kuin edeltäjänsä, vaikkakin se säilytti sirun sisäisen suunnittelun, joka laski muiden merkittävien parannusten kanssa.

Uudet tilat, samat ongelmat x86: lla

Toinen i386: n kohokohta oli jälleen erilaisten toimintamoodien toteutus. Oikea tila ja suojattu tila ilmestyivät uudelleen yhteensopivuussyistä, mutta oma suojattu tila teki esiin tärkeitä uusia ominaisuuksia, kuten segmenttien poistamisen tai useiden istuntojen virtualisoinnin.

Valitettavasti sen huono toteutus oli edelleen suurin kehityksen hidastuminen. Se jatkoi näiden prosessorien ominaisuuksien merkittävää rajoitinta, kunnes kehittyneempiä käyttöjärjestelmiä ilmeni.

SUOSITTELEMME Corsair One PRO -katsauksen espanjaksi (koko analyysi)

Intel 80486 (1989)

I386: n kiistaton menestyksen jälkeen Intel kehitti seuraavan sukupolven x86-prosessoreita tavoitteenaan parantaa sitä, mitä se oli saavuttanut i386: lla. Näin syntyisivät P4-prosessorit, jotka tunnetaan maailmanlaajuisesti nimellä Intel 80486 tai i486.

387-kopioprosessori ja i486SX

I486-prosessorit ovat hyvin samankaltaisia ​​edellisen sukupolven kanssa sisäisesti, paitsi 387-kopioprosessorin integrointi; Tämä siru sisälsi liukulukuyksikön ja yhtenäisen välimuistin piirissä, josta monoliittiset siruprosessorit tulevat yhä yleisemmiksi. Muuten se oli silti 32-bittinen prosessori dataväylässä ja osoiteväylässä, ja muut parannukset pyörittivät enemmän käskyjoukon optimointia tai taajuuksien lisäämistä kuin muut tekijät.

P4-arkkitehtuuri. Kuva: wikimedia commons

Kuitenkin, oli olemassa vaihtoehto i486: lle, i486SX, joka luopui tästä yhteisprosessorista kustannusten vähentämiseksi. I486SX: llä ei ollut erilaista väyläkokoa kuin alkuperäisessä (ainakin Intel), joten se oli erittäin suosittu siru alhaisempaan hintaan.

Pakkomielle korkeilla taajuuksilla

Mitä i486 toi, oli MHz-kuumeen puhkeaminen prosessoreissa. Intel esitteli integroidun välimuistin sisällyttämisen ansiosta kellon sisäisten taajuuksien päällekkäisyyden, ja sen nimi oli Intel OverDrive. Niiden kautta i486-prosessorit voivat toimia kahdesti (ja myöhemmin kolminkertaisesti) taajuuksillaan ohjeiden suorittamiseen hyödyntäen pidempiä.

Ensimmäinen prosessori, jolla oli nämä ominaisuudet, oli i486DX2, joka kaksinkertaisti kellonopeuden 25 MHz: stä 50 MHz: iin. Viimeinen tämän tyyppinen toisto oli i486DX4: llä, kolminkertaistaa taajuudet 100 MHz: iin, vaikkakin tehokkain Se tuli AMD: ltä Am5x86-P75 +: lla, joka saavutti 150 MHz: n.

Tuetut prosessorit saapuvat uudelleen ja laajentuvat x86: lla

I486- ja i386-prosessorien arkkitehtuurien väliset yhtäläisyydet helpottivat asioita i486-yhteensopivien prosessorien valmistajille. Sen jälkeen kun lisenssit katosivat i386: n lanseerauksen myötä, yleisö alkoi kansanmukaisesti kutsua niitä "klooneiksi", vaikka tämä termi koski vain niitä, jotka olivat identtisiä (sisäisesti) alkuperäisten kanssa.

Muiden Intel 80486 -merkkien johdetut prosessorit. Kuva: MCbx Computer Collection

Yksi hedelmällisimmistä AMD: n tämän tyyppisten prosessorien valmistajista, jopa menossa niin pitkälle (kuten olemme jo todenneet) lanseeraamaan tehokkaampia malleja kuin Intel-variantit, vaikkakin sen suurin voimavara markkinoilla oli silti edullisin hinta. Se oli myös Cyrix- linja, Intel-prosessoreiden käänteisen suunnittelun tulos: niiden prosessorit eivät toimineet täsmälleen samalla tavalla, joten he luottavat kohtuuhintaan.

Muita mielenkiintoisia nimiä voisivat olla IBM tai Texas Instruments, vaikka niiden läsnäolo oli vähemmän voimakasta kuin x86-prosessorien aiemmissa vaiheissa.

Viimeinen sana x86-prosessoreista

X86-perheen prosessorit kokenut historiansa merkittävimpiä muutoksia tänä aikana. Ei ole yllättävää, että perustettiin monille elementeille, jotka seuraavat meitä vuosien kuluttua siitä, kun ne ilmestyivät näihin sukupolviin.

Suosittelemme lukemaan oppaamme parhaista emolevyistä

Epäilemättä se on yksi nykyaikaisen tietotekniikan kauneimmista ajanjaksoista ja kodin tietotekniikan ensimmäiset vaiheet sellaisena kuin me sen tunnemme. Jos haluat tietää enemmän tästä komponentista, pyydämme sinua lukemaan artikkelin sukupolvien hyppystä Intel Pentium 4: stä Intel Coreen.