Еволюция на процесорите Intel x86 през 80-те години: 286, 386 и 486

Днес искаме да разгледаме един от най-плодотворните периоди в неговата история чрез еволюцията на процесорите Intel x86 от осемдесетте години. Време за промяна за личните компютри.

Процесорът е един от най-интересните компоненти на компютъра поради неговата важност, история и еволюция. От всичко това малко компании са по-ангажирани във всички цитирани точки от синия гигант на полупроводници; Intel е постоянен герой през целия живот на това парче.

Индекс на съдържанието

Седем години непрекъсната еволюция

Периодът, който искаме да обхванем в този текст, е от 1982 г. до края на осемдесетте години; През това време процесорите, базирани на архитектурата x86, преживяха едно от най-бързите и забележителни разработки в историята на съвременните изчислителни системи и поставиха някои от основите за това как разбираме домашната електроника днес.

Изображение: Flickr; Паули Раутакорпи

Ще говорим за Intel 80286 и нейното внедряване в IBM PC / AT, Intel 80386 и възхода на PC клонингите през Compaq, както и за пускането и развитието на Intel 80486 и основите на това, което по-късно ще стане Pentium. Обща обиколка на историята на компютрите.

Intel 80286 (1982)

Изображение: Flickr; Хенри Мюлпфорд

Intel 80286 (известен също като iAPX 286 или i286) е пряк наследник на процесорите Intel 80186 и 80188, всички принадлежащи към семейството процесори x86 и беше процесор на избор за домашни компютри, произведени от IBM от старта му до до осемдесетте години, продължавайки връзката между Intel и IBM.

Някои от неговите x86 спецификации

I286 беше голям скок в спекулациите от предишната итерация на x86 процесори. P2 архитектурата използва 16-битова шина за данни (оттук и категоризацията на процесора), а адресната шина е 24-бита, което е ясно развитие от оригиналния 80086. Докато честотите им варираха от 4 MHz до 25 MHz в последните ревизии.

P2 архитектура. Изображение: Wikimedia commons

Акцентите включват подобрения в изпълнението на инструкции за цикъл на часовника и включване на нови набори от инструкции, които значително намаляват времето, необходимо за изпълнение на някои задачи; някои от тях се нуждаеха от по-малко от два пъти цикъла на часовника, за да завършат.

Първи стъпки в многозадачността през първия x86

I286 се характеризираше с използването на два режима на работа, предназначени за използване на многозадачни приложения, говорим за защитен режим и реален режим.

Реалният режим (режим на истински адрес) беше този, който влезе в сила по подразбиране в процесора. Поддържа обратна съвместимост с предишни x86 семейства процесори и разполага с директен достъп до софтуера до системния BIOS. Благодарение на тази обратна съвместимост процесорите на i286 успяха да използват целия софтуер, разработен за техните предшественици, което ги прави много универсален процесор. Подчертаваме, че по този начин операционната система MS-DOS и първите версии на Microsoft Windows работеха.

Защитеният режим, от друга страна, даде на процесора възможност за многозадачност, благодарение на способността за бързо превключване на два различни процеса. Името му произлиза от ограничения достъп до инструкциите на оборудването от програмите (фигурата на ръководителя се появява), за да се избегнат конфликти, когато се използват заедно; за съжаление, това премахна съвместимостта на голяма част от софтуера, включително този с име MS-DOS.

Дебют на IBM

I286 беше пуснат на третото поколение на персонални компютри на IBM, PC / AT. Огромният успех на системата на нюйоркската компания катапултира продажбите на микропроцесора и установяването на модела AT като стандарт в домашните компютри насърчи създаването на софтуер, съвместим с архитектурата на Intel.

IBM PC / AT компютър. Изображение: wikimedia commons; MBlair Мартин.

Както обикновено по онова време, Intel не беше единственият производител. Компании като самия IBM или настоящият AMD произвеждат подобни и съвместими модели в някои случаи (като този на Harris Corporation или самия AMD), което значително надвишава скоростта на оригиналния модел, разработен от Intel.

ПРЕПОРЪЧВАМЕ ВАС Intel прекратява първото поколение Thunderbolt 3 контролери

Intel 80386 (1985)

Изображение: Flickr; Contri

След старта на Intel 80286 ще дойде неговият преглед, Intel 80386 (или i386). Този процесор има за цел да подобри функциите, представени в i286, добавяйки нови режими на работа и множество нови функции в x86 архитектурата. Такъв беше авансът, който ще постави основата на по-късните процесори, поне до появата на P6 чиповете.

„Клонингите“ на Intel и IBM

Оригиналният i286 беше процесор, проектиран да се произвежда просто и ефективно; Малко след първоначалното му пускане и поради успеха си, останалите производители започват да произвеждат и продават свои собствени версии на модела. Някои от тях със съществени подобрения спрямо оригинала, особено в достигнатите честоти.

При стартиране i386 беше скъп процесор при производството и прилагането си; може би това беше причината IBM да не го използва чак до 1987 г., пространство, което компанията Compaq (известна с достъпните си IBM съвместими компютри) се възползва, за да пусне на пазара Compaq Portable 386 / III и да поеме водеща позиция в офертата. IBM PC. Златната ера на клонингите, базирани на компютрите на северноамериканската компания, ще започне.

Compaq PC беше една от първите компании, които направиха компютри, съвместими с IBM PC. Изображение Wikimedia Commons; Тициан Гарути

Intel също не остана безнаказано от други компании; Ето защо i386 не е лицензиран за производство извън фабриките на компанията Mountain View. Въпреки това компании като AMD и Texas Instruments продължиха да разработват по-бързи и достъпни процесори, базирани на i286; За да се бори с тях, Intel разработи i386SX, евтина версия на оригиналния i386 с някои прилики с i286 и по-лесна и по-евтина за производство. Стратегията ще влезе в сила до началото на 90-те години, когато версиите на оригиналния i386 започнаха да се появяват от AMD с Am386 и Cyrix с техния Cx486.

Мощните P3 процесори

Въпреки че не би бил толкова съществен скок по отношение на скоростта като i286, i386 беше значителен напредък за процесорите x86. Честотата нараства драстично до 12 MHz при първите модели, достигайки 40 MHz в по-късните. Шината на данните също беше удвоена до 32-битови и адресната шина също беше увеличена до 32-битови, както и бяха направени важни промени в изпълнението на инструкциите и се появи набор от инструкции IA-32.

P3 архитектура. Изображение: wikimedia commons

Поради IA-32, съвместимостта със софтуера i286 беше ограничена, но неговото внедряване ще постави основите на x86 архитектурата за следващите 20 години и ще повлияе на наборите инструкции x86-64 (Intel 64 за Intel), които използваме в текущо домакинско оборудване.

От друга страна, процесорите на i386SX работеха с 16-битова шина за данни и 24-битова адресна шина, правейки го по-бавен, като предшественика си, въпреки че поддържаше вътрешния дизайн на чипа, който се отчиташе с други големи подобрения.

Нови режими, същите проблеми на x86

Друг важен момент на i386 беше прилагането отново на различни функционални режими. Реалният режим и защитен режим се появяват отново поради съображения за съвместимост, но собственият му защитен режим се появи с важни нови функции, като премахване на сегменти или виртуализация на няколко сесии.

За съжаление, неговото лошо изпълнение продължава да бъде основният проблем за тези развития; Той продължава да бъде основен ограничител на възможностите на тези процесори до появата на по-модерни операционни системи.

Препоръчваме ви Corsair One PRO преглед на испански (пълен анализ)

Intel 80486 (1989)

След безспорния успех на i386, Intel разработи следващото поколение x86 процесори с цел да подобри постигнатото с i386. Ето как биха се родили P4 процесорите, известни в целия свят като Intel 80486 или i486.

Копроцесорът 387 и i486SX

I486 процесорите са много подобни на предишното им поколение вътрешно, с изключение на интеграцията на копроцесора 387; Този чип включва единица с плаваща запетая и унифициран кеш в схемата, от него монолитни чип процесори ще стават все по-често срещани. В противен случай това беше 32-битов процесор на шината с данни и адресната шина, а останалите подобрения се въртяха повече около оптимизиране на набора инструкции или увеличаване на честотите, отколкото други фактори.

P4 архитектура. Изображение: wikimedia commons

Съществува обаче вариант на i486, i486SX, който се освобождава от този копроцесор, за да намали разходите. I486SX нямаше различен размер на шината от първоначалния си (поне от Intel), така че беше много популярен чип заради по-ниската си цена.

Манията за високи честоти

Това, което i486 донесе беше появата на MHz треска в процесорите. Intel представи, благодарение на включването на интегрираната кеш памет, дублирането на вътрешните честоти на часовника, името му беше Intel OverDrive. Чрез тях процесорите i486 могат да работят на два пъти (и по-късно утрояване) на честотите си за изпълнение на инструкциите, като се възползват от по-дългите.

Първият процесор с тези характеристики беше i486DX2, който удвои тактовата честота от 25 MHz на 50 MHz. Последната итерация от този тип беше тази на i486DX4, утроила честотите до 100 MHz, макар и най-мощната Той идва от AMD с Am5x86-P75 +, който достига 150 MHz.

Поддържаните процесори отново влизат и се разширяват на x86

Приликите между архитектурата на процесорите i486 и i386 улесниха нещата за производителите на съвместими с i486 процесори. След като лицензите изчезнаха с пускането на i386, обществеността започна популярно да ги нарича „клонинги“, въпреки че този термин се прилага само за тези, идентични (вътрешно) с оригиналите.

Процесори, произведени от други марки на Intel 80486. Изображение: Компютърна колекция MCbx

Един от най-плодотворните производители на процесори от този тип от AMD, дори стига досега (както вече споменахме) да пусне по-мощни модели от вариантите на Intel, въпреки че най-големият му актив на пазара все още беше най-достъпната му цена. Това беше и линията Cyrix, резултат от обратното инженерство на процесорите на Intel; техните процесори не изпълниха абсолютно същото, така че разчитаха на достъпни цени.

Други имена от интерес могат да бъдат IBM или Texas Instruments, въпреки че тяхното присъствие е по-малко силно, отколкото в предишните етапи от x86 семейството процесори.

Последна дума за x86 процесори

Семейството процесори x86 преживя някои от най-забележителните промени в историята си през това време. Не е изненадващо, че основите бяха поставени за много от елементите, които ще ни съпътстват години след излизането им на бял свят в тези поколения.

Препоръчваме да прочетете нашето ръководство за най -добрите дънни платки

Без съмнение, това е един от най-красивите периоди на съвременното изчисляване и първите етапи на домашното изчисление, каквито го познаваме днес. Ако искате да знаете повече за този компонент, ви приканваме да прочетете нашата статия за поколения скок от Intel Pentium 4 до Intel Core.