Intel x86 procesoru attīstība 80. gados: 286, 386 un 486

Šodien mēs vēlamies pārskatīt vienu no vispilnīgākajiem periodiem tās vēsturē, attīstoties astoņdesmito gadu Intel x86 procesoriem. Personālo datoru pārmaiņu laiks.

Procesors ir viens no visinteresantākajiem datora komponentiem tā nozīmīguma, vēstures un attīstības dēļ. No tā visa daži uzņēmumi ir vairāk iesaistīti visos citētajos punktos nekā pusvadītāju zilajā gigantā; Intel ir bijis pastāvīgs galvenais darbinieks visa šī darba dzīves laikā.

Satura rādītājs

Septiņi nepārtrauktas evolūcijas gadi

Laika periods, kuru mēs vēlamies iekļaut šajā tekstā, ir no 1982. gada līdz astoņdesmito gadu beigām; Šajā laikā procesori, kuru pamatā ir x86 arhitektūra, piedzīvoja vienu no ātrākajiem un ievērojamākajiem sasniegumiem mūsdienu skaitļošanas vēsturē un lika dažus pamatus tam, kā mēs šodien saprotam mājas elektroniku.

Attēls: Flickr; Pauli Rautakorpi

Mēs runāsim par Intel 80286 un tā ieviešanu IBM PC / AT, Intel 80386 un PC klonu pieaugumu, izmantojot Compaq, kā arī par Intel 80486 palaišanu un attīstību un tā bāzes, kas vēlāk kļūtu par Pentium. Vispārīga informācija par skaitļošanas vēsturi.

Intel 80286 (1982)

Attēls: Flickr; Henrijs Mühlpfordts

Intel 80286 (pazīstams arī kā iAPX 286 vai i286) ir tiešs Intel 80186 un 80188 procesoru pēctecis, visi pieder x86 procesoru saimei, un tas bija izvēlētais centrālais procesors mājas datoriem, kurus IBM ražoja no sākuma līdz pat labi astoņdesmitajos gados, turpinot attiecības starp Intel un IBM.

Daži no tā x86 specifikācijām

I286 bija ievērojams lēciens, salīdzinot ar iepriekšējo x86 procesoru atkārtojumu. P2 arhitektūrā tika izmantota 16 bitu datu kopne (tātad procesora iedalījums kategorijās), un adreses kopne bija 24 bitu, kas skaidri atspoguļojas sākotnējā 80086 attīstībā. Kaut arī to frekvences pēdējās versijās svārstījās no 4 MHz līdz 25 MHz.

P2 arhitektūra. Attēls: Wikimedia Commons

Galvenie elementi ietver uzlabojumus instrukciju izpildē vienā pulksteņa ciklā un jaunu instrukciju komplektu iekļaušanu, kas dramatiski samazina dažu uzdevumu veikšanai nepieciešamo laiku; dažiem no tiem bija nepieciešami mazāk nekā divas reizes pulksteņa cikli.

Pirmie soļi daudzuzdevumu veikšanā pirmajā x86

I286 raksturoja divu darbības režīmu izmantošana, kas bija paredzēti daudzuzdevumu lietojumprogrammu lietošanai, mēs runājam par aizsargāto režīmu un reālo režīmu.

Īstais režīms (reālās adreses režīms) bija tāds, kurš pēc noklusējuma stājās spēkā procesorā. Uztur atpakaļejošu savietojamību ar iepriekšējiem x86 ģimenes procesoriem un nodrošina tiešu programmatūras piekļuvi sistēmas BIOS. Pateicoties šai atpakaļejošajai saderībai, i286 procesori varēja izmantot visu viņu priekšgājējiem izstrādāto programmatūru, padarot tos par ļoti universālu procesoru. Mēs uzsveram, ka tas bija veids, kā darbojās MS-DOS operētājsistēma un pirmās Microsoft Windows versijas.

Savukārt aizsargātais režīms deva procesoram iespēju veikt daudzuzdevumus, pateicoties iespējai ātri pārslēgt divus dažādus procesus. Tās nosaukums cēlies no ierobežotās piekļuves aprīkojuma instrukcijām programmām (parādās uzrauga attēls), lai izvairītos no konfliktiem, ja tos lieto kopā; diemžēl tas ļāva mazināt programmatūras saderību, ieskaitot programmatūru ar nosaukumu MS-DOS.

IBM debija

I286 tika izlaists IBM trešās paaudzes personālajos datoros - PC / AT. Milzīgie Ņujorkas kompānijas sistēmas panākumi izraisīja mikroprocesora pārdošanu un AT modeļa kā mājas skaitļošanas standarta ieviešanu mudināja radīt programmatūru, kas ir saderīga ar Intel arhitektūru.

IBM PC / AT dators. Attēls: wikimedia commons; MBlair Martin.

Kā tolaik ierasts, Intel nebija vienīgais ražotājs. Uzņēmumi, piemēram, pati IBM vai pašreizējā AMD, dažos gadījumos (piemēram, Harris Corporation vai AMD pati) ražoja līdzīgus un saderīgus modeļus, ievērojami pārsniedzot sākotnējā Intel izstrādātā modeļa ātrumu.

Mēs iesakām jums pārtraukt pirmās paaudzes Thunderbolt 3 kontrolleru darbību

Intel 80386 (1985)

Attēls: Flickr; Contri

Pēc Intel 80286 izlaišanas tiks pārskatīts Intel 80386 (vai i386). Šī procesora mērķis bija uzlabot i286 piedāvātās funkcijas, pievienojot jaunus darbības režīmus un daudzas jaunas funkcijas x86 arhitektūrā. Tas bija avanss, kas liks pamatus vēlākajiem procesoriem, vismaz līdz P6 mikroshēmu parādīšanās brīdim.

Intel un IBM "kloni"

Oriģinālais i286 bija procesors, kas izstrādāts, lai ražotu vienkārši un efektīvi; Neilgi pēc sākotnējās izlaišanas un panākumu dēļ pārējie ražotāji sāka ražot un pārdot savas modeļa versijas. Daži no tiem ar būtiskiem uzlabojumiem salīdzinājumā ar oriģinālu, jo īpaši ar sasniegtajām frekvencēm.

I386 palaišanas laikā bija dārgs procesors tā ražošanā un ieviešanā; iespējams, tas bija iemesls, kāpēc IBM to neuzsāka lietot līdz 1987.gadam - telpai, kuru izmantoja Compaq uzņēmums (pazīstams ar pieejamu IBM saderīgu personālo datoru), lai tirgū laistu Compaq Portable 386 / III un uzņemtos vadību piedāvājumā. IBM PC. Sāksies klonu zelta laikmets, kuru pamatā ir Ziemeļamerikas uzņēmuma datori.

Compaq PC bija viens no pirmajiem uzņēmumiem, kas datorus padarīja saderīgus ar IBM PC. Attēlu Wikimedia Commons; Titāns Garuti

Intel arī nepalika nesodīts no citiem uzņēmumiem; Tāpēc i386 netika licencēta ražošanai ārpus Mountain View uzņēmuma rūpnīcām. Tomēr tādi uzņēmumi kā AMD un Texas Instruments turpināja attīstīt ātrākus un lētākus procesorus, kuru pamatā ir i286; Lai cīnītos pret tiem, Intel izstrādāja i386SX, lētu oriģinālā i386 versiju, kurai ir dažas līdzības ar i286, un kuru ir vieglāk un lētāk izgatavot. Stratēģija stāsies spēkā līdz 1990. gadu sākumam, kad sākotnējās i386 versijas sāka parādīties no AMD ar Am386 un Cyrix ar savu Cx486.

Jaudīgi P3 procesori

Lai arī tas nebūtu tik būtisks lēciens ātruma ziņā kā i286, i386 bija ievērojams sasniegums x86 procesoriem. Frekvence dramatiski pieauga līdz 12 MHz pirmajos modeļos, vēlākos sasniedzot 40 MHz. Arī datu kopne tika dubultota līdz 32 bitiem, un adreses kopne arī tika palielināta līdz 32 bitiem, kā arī tika veiktas svarīgas izmaiņas instrukciju izpildē, un parādījās IA-32 instrukciju kopa.

P3 arhitektūra. Attēls: wikimedia commons

IA-32 dēļ saderība ar programmatūru i286 bija ierobežota, taču tās ieviešana liktu pamatus x86 arhitektūrai nākamajiem 20 gadiem un ietekmētu x86-64 instrukciju kopas (Intel 64 Intel), kuras mēs izmantojam pašreizējais sadzīves aprīkojums.

No otras puses, i386SX procesori strādāja ar 16 bitu datu kopni un 24 bitu adreses kopni, padarot to lēnāku, tāpat kā tā priekšgājējs, lai gan tas uzturēja mikroshēmas iekšējo dizainu, kas tomēr ar citiem būtiskiem uzlabojumiem.

Jauni režīmi, tās pašas problēmas ar x86

Vēl viens i386 akcents bija dažādu funkcionālo režīmu ieviešana. Reālais režīms un aizsargātais režīms atkal parādījās saderības apsvērumu dēļ, bet pats aizsargātais režīms parādījās ar svarīgām jaunām funkcijām, piemēram, segmentu noņemšanu vai vairāku sesiju virtualizēšanu.

Diemžēl tās sliktā īstenošana joprojām bija galvenais šo notikumu kavēklis; Līdz progresīvāku operētājsistēmu parādīšanās tas joprojām bija būtisks šo procesoru spēju ierobežotājs.

Mēs iesakām jums Corsair One PRO pārskatu spāņu valodā (pilnīga analīze)

Intel 80486 (1989. gads)

Pēc nenoliedzamiem i386 panākumiem Intel izstrādāja nākamās paaudzes x86 procesorus ar mērķi uzlabot to, ko tas bija sasniedzis ar i386. Tā radīsies P4 procesori, kas visā pasaulē pazīstami kā Intel 80486 vai i486.

387 kopējais procesors un i486SX

I486 procesori ir ļoti līdzīgi viņu iepriekšējās paaudzes iekšienē, izņemot 387 kopējaprocesora integrāciju; Šī mikroshēma ietvēra peldošā komata vienību un vienotu kešatmiņu ķēdē, no kuras monolītie mikroshēmu procesori kļūs arvien izplatītāki. Pretējā gadījumā tas joprojām bija 32 bitu procesors datu kopā un adrešu autobusā, un pārējie uzlabojumi vairāk balstījās uz instrukciju kopas optimizēšanu vai frekvenču palielināšanu nekā citi faktori.

P4 arhitektūra. Attēls: wikimedia commons

Tomēr bija arī i486 variants - i486SX, kas neizmantoja šo kopprocesoru, lai samazinātu izmaksas. I486SX nebija atšķirīgs kopnes izmērs no oriģināla (vismaz Intel), tāpēc tā bija ļoti populāra mikroshēma par zemāku cenu.

Apsēstība ar augstām frekvencēm

Tas, ko deva i486, bija MHz drudža sākums procesoros. Intel ieviesa, pateicoties integrētās kešatmiņas atmiņas iekļaušanai, pulksteņa iekšējo frekvenču kopēšanai, tā nosaukums bija Intel OverDrive. Izmantojot tos, i486 procesori varēja darboties divreiz (un vēlāk trīs reizes) ar frekvencēm, lai izpildītu instrukcijas, gūstot labumu no ilgākām.

Pirmais procesors ar šiem parametriem bija i486DX2, kas dubultoja pulksteņa ātrumu no 25 MHz līdz 50 MHz. Pēdējā šāda veida iterācija bija i486DX4, trīskāršot frekvences līdz 100 MHz, lai arī jaudīgākā Tas nāca no AMD ar Am5x86-P75 +, kas sasniedza 150 MHz.

Atbalstītie procesori atkārtoti ieiet un paplašinās, izmantojot x86

I486 un i386 procesoru arhitektūras līdzības atviegloja lietas ar i486 saderīgu procesoru ražotājiem. Pēc tam, kad licences pazuda līdz ar i386 izlaišanu, sabiedrība tos sāka dēvēt par "kloniem", lai gan šis termins attiecās tikai uz tiem, kas identiski (iekšēji) uz oriģināliem.

Pārstrādātāji, kas iegūti no citiem Intel 80486 zīmoliem. Attēls: MCbx datoru kolekcija

Viens no ražīgākajiem šāda veida procesoru ražotājiem no AMD, pat dodoties tik tālu (kā mēs jau minējām), lai uzsāktu jaudīgāku modeļu izveidi nekā Intel varianti, lai gan tā vislielākā priekšrocība tirgū joprojām bija vispieejamākā cena. Tāda bija arī Cyrix līnija, Intel procesoru reversās inženierijas rezultāts, to procesori nedarbojās tieši tāpat, tāpēc paļāvās uz pieņemamām cenām.

Citi interesējošie nosaukumi varētu būt IBM vai Texas Instruments, lai gan to klātbūtne nebija tik spēcīga kā iepriekšējos x86 procesoru saimes posmos.

Pēdējais vārds par x86 procesoriem

X86 saimes procesori šajā laikā piedzīvoja dažas no ievērojamākajām izmaiņām viņu vēsturē. Nav pārsteidzoši, ka tika likti pamati daudziem elementiem, kas mūs pavadīs gadus pēc tam, kad tie parādījās šajās paaudzēs.

Mēs iesakām izlasīt mūsu ceļvedi par labākajām mātesplatēm

Bez šaubām, tas ir viens no skaistākajiem mūsdienu skaitļošanas periodiem un pirmie mājas skaitļošanas posmi, kā mēs to pazīstam šodien. Ja vēlaties uzzināt vairāk par šo komponentu, aicinām jūs izlasīt mūsu rakstu par paaudžu lēcienu no Intel Pentium 4 uz Intel Core.