Vývoj procesorů Intel x86 v 80. letech: 286, 386 a 486

Dnes chceme přezkoumat jedno z nejplodnějších období ve své historii prostřednictvím vývoje procesorů Intel x86 z osmdesátých let. Čas pro osobní počítače.

Procesor je jednou z nejzajímavějších součástí počítače kvůli jeho důležitosti, historii a vývoji. Z toho všeho je jen málo společností zapojeno do všech uvedených bodů více než modrý obr polovodičů; Intel byl po celou dobu životnosti tohoto díla stálým protagonistou.

Index obsahu

Sedm let nepřetržitého vývoje

Období, které chceme v tomto textu pokrýt, se datuje od roku 1982 do konce 80. let; Během této doby zažili procesory založené na architektuře x86 jeden z nejrychlejších a nejpozoruhodnějších vývojů v historii moderních počítačů a položili některé základy toho, jak dnes chápeme domácí elektroniku.

Obrázek: Flickr; Pauli Rautakorpi

Budeme hovořit o Intel 80286 a jeho implementaci v IBM PC / AT, Intel 80386 a vzestupu PC klonů prostřednictvím Compaq, stejně jako o spuštění a vývoji Intel 80486 a základech toho, co by se později stalo Pentiem. Obecná prohlídka historie výpočetní techniky.

Intel 80286 (1982)

Obrázek: Flickr; Henry Mühlpfordt

Procesor Intel 80286 (známý také jako iAPX 286 nebo i286) je přímým nástupcem procesorů Intel 80186 a 80188, které patří do rodiny procesorů x86, a byl zvolen jako procesor pro domácí PC vyráběná společností IBM od spuštění po do osmdesátých let, pokračující ve vztahu mezi Intelem a IBM.

Některé jeho specifikace x86

Model i286 byl velkým skokem ve srovnání s předchozí iterací procesorů x86. Architektura P2 používala 16bitovou datovou sběrnici (tedy kategorizaci procesoru) a adresová sběrnice byla 24 bitů, což byl jasný vývoj z původního 80086. Zatímco jejich frekvence se v posledních revizích pohybovaly od 4 MHz do 25 MHz.

Architektura P2. Obrázek: Wikimedia commons

Mezi hlavní výhody patří vylepšení provádění instrukcí za hodinový cyklus a zahrnutí nových sad instrukcí, které dramaticky zkracují čas potřebný k provedení některých úkolů; některé z nich potřebovaly k dokončení méně než dvojnásobek hodinových cyklů.

První kroky v multitaskingu v prvních x86

I286 byl charakterizován použitím dvou režimů provozu, určených pro použití multitasking aplikací, mluvíme o chráněném režimu a reálném režimu.

Reálný režim (režim skutečné adresy) byl ten, který ve výchozím nastavení v procesoru vstoupil v platnost. Udržuje zpětnou kompatibilitu s předchozími procesory řady x86 a nabízí přímý přístup k softwaru do systému BIOS. Díky této zpětné kompatibilitě mohli procesory i286 používat veškerý software vyvinutý pro své předchůdce, což z nich činí velmi všestranný procesor. Zdůrazňujeme, že to byl způsob, jakým fungoval operační systém MS-DOS a první verze systému Microsoft Windows.

Chráněný režim, na druhé straně, dal procesoru možnost multitaskingu díky schopnosti rychle přepínat dva různé procesy. Jeho název je odvozen od omezeného přístupu k pokynům zařízení programy (objevuje se postava supervizora), aby nedošlo ke konfliktům při společném použití; to bohužel odstranilo kompatibilitu pro většinu softwaru, včetně softwaru s názvem MS-DOS.

Debut od IBM

I286 byl propuštěn na třetí generaci osobních počítačů IBM, PC / AT. Obrovský úspěch systému společnosti New York, který katapultoval prodej mikroprocesoru a zavedení modelu AT jako standardu v oblasti domácích počítačů, podpořil vytvoření softwaru kompatibilního s architekturou Intel.

Počítač IBM PC / AT. Obrázek: wikimedia commons; MBlair Martin.

Jako obvykle v té době nebyl Intel jediným výrobcem. Společnosti jako IBM samotná nebo současný AMD vyráběly podobné a kompatibilní modely, v některých případech (jako je Harris Corporation nebo AMD samotný), výrazně překračující rychlost původního modelu vyvinutého společností Intel.

DOPORUČUJEME VÁM Intel přestal používat řadiče Thunderbolt 3 první generace

Intel 80386 (1985)

Obrázek: Flickr; Contri

Po spuštění Intel 80286 by došlo k jeho revizi, Intel 80386 (nebo i386). Cílem tohoto procesoru bylo vylepšit funkce uvedené v modelu i286, přidat nové operační režimy a řadu nových funkcí v architektuře x86. Takový pokrok by položil základ pro pozdější procesory, alespoň do doby, než se objeví čipy P6.

„Klony“ společností Intel a IBM

Původní i286 byl procesor navržený tak, aby byl vyráběn jednoduše a efektivně; Krátce po svém původním uvedení na trh a kvůli jeho úspěchu začali ostatní výrobci vyrábět a prodávat své vlastní verze modelu. Některé z nich s podstatným vylepšením oproti původnímu, zejména v dosažených frekvencích.

I386 byl při spuštění drahý procesor ve své výrobě a implementaci; možná to byl důvod, proč jej IBM nezačala používat až v roce 1987, což je prostor, který společnost Compaq (známá pro své dostupné PC kompatibilní s IBM) využila k uvedení Compaq Portable 386 / III na trh a ujala se vedení v nabídce. IBM PC. Zlatý věk klonů založený na počítačích severoamerické společnosti by začal.

Compaq PC byl jednou z prvních společností, které vyráběly PC kompatibilní s IBM PC. Image Wikimedia Commons; Titian Garuti

Intel také nepotrestal jiné společnosti; Proto nebyl stroj i386 licencován na výrobu mimo továrny společnosti Mountain View. Společnosti jako AMD a Texas Instruments však nadále vyvíjely rychlejší a dostupnější procesory založené na i286; Pro boj s nimi vyvinula společnost Intel i386SX, levnou verzi původního i386 s několika podobnostmi s i286 a snazší a levnější výrobu. Tato strategie by vstoupila v platnost až do počátku 90. let, kdy se začaly objevovat verze původního modelu i386 od AMD s Am386 a Cyrix s jejich Cx486.

Výkonné procesory P3

Ačkoliv by to nebyl tak výrazný skok, pokud jde o rychlost jako i286, i386 byl pro procesory x86 významným pokrokem. Frekvence dramaticky vzrostla na 12 MHz v prvních modelech, v pozdějších 40 MHz. Datová sběrnice byla také zdvojnásobena na 32 bitů a adresová sběrnice byla rovněž zvýšena na 32 bitů, byly provedeny důležité změny ve provádění instrukcí a objevila se sada instrukcí IA-32.

P3 architektura. Obrázek: wikimedia commons

Vzhledem k IA-32 byla kompatibilita se softwarem i286 omezená, ale jeho implementace by položila základy architektury x86 pro příštích 20 let a ovlivnila by instrukční sady x86-64 (Intel 64 pro Intel), které používáme v současné vybavení domácnosti.

Na druhé straně procesory i386SX pracovaly se 16bitovou datovou sběrnicí a 24bitovou adresovou sběrnicí, což ji zpomalovalo, stejně jako její předchůdce, i když si zachovalo vnitřní návrh čipu, který počítal s dalšími významnými vylepšeními.

Nové režimy, stejné problémy na x86

Dalším vrcholem modelu i386 bylo opětovné zavedení různých funkčních režimů. Reálný režim a chráněný režim se znovu objevil z důvodu kompatibility, ale chráněný režim sám vytvořil vzhled s důležitými novými funkcemi, jako je odstranění segmentů nebo virtualizace několika relací.

Bohužel její špatné provádění bylo hlavním tahem tohoto vývoje; Až do vzniku pokročilejších operačních systémů zůstal hlavním omezovačem schopností těchto procesorů.

DOPORUČUJEME Corsair One PRO Recenze ve španělštině (úplná analýza)

Intel 80486 (1989)

Po nepopiratelném úspěchu i386 vyvinul Intel další generaci procesorů x86 s cílem zlepšit to, čeho dosáhl s i386. Takto by se zrodily procesory P4, známé po celém světě jako Intel 80486 nebo i486.

Koprocesor 387 a i486SX

Procesory i486 jsou velmi podobné své předchozí generaci interně, s výjimkou integrace koprocesoru 387; Tento čip obsahoval jednotku s pohyblivou řádovou čárkou a sjednocenou mezipaměť v obvodu, z toho by se stále častěji používaly monolitické čipové procesory. Jinak to byl stále 32bitový procesor na datové sběrnici a adresové sběrnici a zbytek vylepšení se točil kolem optimalizace instrukční sady nebo zvyšování frekvencí, než jiné faktory.

P4 architektura. Obrázek: wikimedia commons

Existovala však varianta i486, i486SX, která se zbavila tohoto koprocesoru, aby snížila náklady. Model i486SX neměl jinou velikost sběrnice než jeho původní (přinejmenším společností Intel), takže se jednalo o velmi oblíbený čip za nižší cenu.

Posedlost vysokými frekvencemi

To, co i486 přinesl, byl nástup horečky MHz u procesorů. Společnost Intel díky začlenění integrované mezipaměti, duplicitě interních kmitočtů hodin, jmenovala Intel OverDrive. Prostřednictvím nich mohli procesory i486 pracovat na dvojnásobných (a později trojnásobných) frekvencích, aby mohly dokončit pokyny, těžit z delších.

Prvním procesorem s těmito charakteristikami byl i486DX2, který zdvojnásobil rychlost hodin z 25 MHz na 50 MHz. Poslední iterací tohoto typu byla i486DX4, která ztrojnásobila kmitočty na 100 MHz, i když nejsilnější Přišel z AMD s Am5x86-P75 +, který dosáhl 150 MHz.

Podporované procesory znovu vstupují a rozšiřují na x86

Podobnost mezi architekturou procesorů i486 a i386 usnadnila výrobcům procesorů kompatibilních s i486 věci. Poté, co licence zmizely se startem i386, veřejnost začala populárně odkazovat se na ně jako “klony”, ačkoli tento termín platil jen k těm totožný (interně) k originálům.

Procesory odvozené od jiných značek Intel 80486. Obrázek: MCbx Computer Collection

Jeden z nejplodnějších výrobců procesorů tohoto typu z AMD, i když zatím (jak jsme již zmínili) zavádí výkonnější modely než varianty Intel, i když jeho největší výhodou na trhu byla stále jeho nejdostupnější cena. To byla také řada Cyrix, která byla výsledkem reverzního inženýrství procesorů Intel, jejich procesory nevykonávaly totéž, takže se spoléhaly na dostupné ceny.

Dalšími zajímavými jmény by mohly být IBM nebo Texas Instruments, ačkoli jejich přítomnost byla méně silná než v předchozích fázích rodiny procesorů x86.

Poslední slovo o procesorech x86

Během této doby zažili rodinní zpracovatelé x86 některé z nejvýznamnějších změn ve své historii. Není divu, že základy byly položeny pro mnoho prvků, které by nás doprovázely roky poté, co se v těchto generacích objevily.

Doporučujeme přečíst si našeho průvodce na nejlepších základních deskách

Je to bezpochyby jedno z nejkrásnějších období moderních počítačových systémů a první fáze domácího počítače, jak ji známe dnes. Pokud se chcete o této komponentě dozvědět více, zveme vás k přečtení našeho článku o generačním skoku z Intel Pentium 4 na Intel Core.