Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Intel 486 )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Intel 80486 , также известный как i486 или 486 , является более высокой производительностью последующим до Intel 80386 микропроцессора . Модель 80486 была представлена ​​в 1989 году и была первой архитектурой x86 с жестким конвейером, а также первым чипом x86, в котором использовалось более миллиона транзисторов, благодаря большому внутреннему кэшу и встроенному блоку операций с плавающей запятой. Он представляет собой четвертое поколение двоично-совместимых процессоров с оригинального 8086 1978 года.

80486 с частотой 50 МГц выполняет в среднем около 40 миллионов инструкций в секунду и может достигать пиковой производительности 50 MIPS, что примерно в два раза быстрее, чем 80386 или 80286 за такт, благодаря своему пятиступенчатому конвейеру со всеми этапами, привязанными к одному циклу. . Блок FPU, усовершенствованный на кристалле, также был значительно быстрее, чем 80387 на цикл.

Фон [ править ]

80486 был анонсирован на Spring Comdex в апреле 1989 года. В объявлении Intel заявила, что образцы будут доступны в третьем квартале 1989 года, а серийные партии начнутся в четвертом квартале 1989 года. [2] Первые ПК на базе 80486 были было объявлено в конце 1989 года, но некоторые советовали людям подождать до 1990 года, чтобы купить ПК 80486, потому что поступали первые сообщения об ошибках и несовместимости программного обеспечения. [3]

Улучшения [ править ]

Архитектура 486DX2

Набор команд из i486 очень похож на свой предшественник, Intel 80386 , с добавлением лишь несколько дополнительных команд, такие как CMPXCHG реализующих сравнения и замены атомарных операциями и XADD, выборка и добавлением атомным операция, возвращающая исходное значение (в отличие от стандартного ADD, возвращающего только флаги).

С точки зрения производительности архитектура i486 является значительным улучшением по сравнению с 80386. Он имеет встроенный кэш команд и данных , встроенный модуль с плавающей запятой (FPU) и усовершенствованный модуль интерфейса шины . Благодаря тесной конвейерной обработке последовательности простых инструкций (таких как ALU reg, reg и ALU reg, im) могут поддерживать пропускную способность за один тактовый цикл (одна инструкция завершается за каждый такт). Эти улучшения привели к примерно удвоению производительности целочисленного ALU по сравнению с 386 при той же тактовой частоте . Таким образом, 16-МГц 80486 имел производительность, аналогичную 33-МГц 386 , а более старая конструкция должна была достичь 50 МГц, чтобы быть сопоставимой с 25-МГц частью 80486. [а]

Различия между i386 и i486 [ править ]

  • В кэш-памяти SRAM на кристалле (уровень 1) объемом 8 КБ хранятся самые последние использованные инструкции и данные (16 КБ и / или обратная запись в некоторых более поздних моделях). 386 не было такого внутреннего кэша , но поддерживает более медленный вне чипа кэш (который не был кэш 2 -го уровня , потому что не было внутреннего кэша 1 -го уровня на 80386).
  • Усовершенствованный протокол внешней шины для обеспечения согласованности кэша и новый пакетный режим для доступа к памяти для заполнения строки кэша размером 16 байт за 5 циклов шины. 386 потребовалось 8 циклов шины для передачи того же объема данных.
  • Тесно связанная конвейерная обработка [b] завершает простую инструкцию, такую ​​как ALU reg, reg или ALU reg, im каждый такт (после задержки в несколько циклов). Для этого 386 потребовалось два тактовых цикла.
  • Интегрированный FPU (отключен или отсутствует в моделях SX) с выделенной локальной шиной ; вместе с более быстрыми алгоритмами на более обширном оборудовании, чем в i387, он выполняет вычисления с плавающей запятой быстрее по сравнению с комбинацией i386 + i387 .
  • Улучшена производительность MMU .
  • Новые инструкции: XADD, BSWAP, CMPXCHG, INVD, WBINVD, INVLPG.

Так же, как в 80386, простая плоская модель памяти 4 ГБ может быть реализована путем установки нейтрального значения всех регистров «селектора сегмента» в защищенном режиме или установки (того же самого) «регистров сегмента» на ноль в реальном режиме и использования только 32-битные «регистры смещения» (x86-терминология для общих регистров ЦП, используемых в качестве регистров адреса) как линейный 32-битный виртуальный адрес, минуя логику сегментации. Затем виртуальные адреса обычно отображались системой подкачки на физические адреса, за исключением случаев, когда она была отключена. (В реальном режиме виртуальных адресов не было.) Как и в случае с 80386, обход сегментации памяти может существенно повысить производительность в некоторых операционных системах и приложениях.

На типичной материнской плате ПК требовалось либо четыре согласованных 30-контактных (8-разрядных) модуля SIMM, либо один 72-контактный (32-разрядный) модуль SIMM на банк, чтобы соответствовать 32-разрядной шине данных 80486 . Шина адреса используется 30-бит (A31..A2) дополняется четырьмя байтных-выберите штифтами (вместо A0, A1) , чтобы при любом выборе 8/16/32-бит. Это означало, что предел непосредственно адресуемой физической памяти также составлял 4  гигабайта (2 30 32-битных слова = 2 32 8-битных слова).

Модели [ править ]

Есть несколько суффиксов и вариантов. (см. таблицу). Другие варианты включают:

  • Intel RapidCAD : специально упакованный Intel 486DX и фиктивный блок с плавающей запятой (FPU), разработанный в качестве совместимой по выводам замены процессора Intel 80386 и 80387 FPU.
  • i486SL-NM : i486SL на базе i486SX.
  • i487SX (P23N) : i486DX с одним дополнительным контактом, проданный как обновление FPU для систем i486SX; Когда i487SX был установлен, он гарантировал, что i486SX присутствует на материнской плате, но отключил его, взяв на себя все его функции.
  • i486 OverDrive (P23T / P24T) : i486SX, i486SX2, i486DX2 или i486DX4. Отмеченные как процессоры модернизации, некоторые модели имели разводку выводов или возможности управления напряжением, отличные от «стандартных» микросхем того же шага скорости. Подключается к сопроцессору или разъему OverDrive на материнской плате, работает так же, как i487SX.

Указанная максимальная внутренняя тактовая частота (в версиях Intel) составляла от 16 до 100 МГц. Модель i486SX с частотой 16 МГц использовалась Dell Computers .

Одна из немногих моделей 80486, предназначенных для шины 50 МГц (486DX-50), изначально имела проблемы с перегревом и была переведена на процесс изготовления размером 0,8 микрометра. Однако проблемы продолжались, когда 486DX-50 был установлен в системах с локальной шиной из-за высокой скорости шины, что делало его довольно непопулярным среди основных потребителей, поскольку видео по локальной шине считалось требованием в то время, хотя оно оставалось популярным среди пользователей. систем EISA. 486DX-50 вскоре был вытеснен i486DX2 с удвоенной частотой , который, хотя и работал с внутренней логикой ЦП на удвоенной скорости внешней шины (50 МГц), тем не менее был медленнее из-за того, что внешняя шина работала только на 25 МГц. I486DX2 на частоте 66 МГц (с внешней шиной 33 МГц) в целом оказался быстрее 486DX-50.

Более мощные итерации 80486, такие как OverDrive и DX4, были менее популярны (последняя доступна только как OEM-часть), поскольку они вышли после того, как Intel выпустила семейство процессоров P5 Pentium следующего поколения . Некоторые степпинги DX4 также официально поддерживали работу шины 50 МГц, но эта функция использовалась редко.

* WT = стратегия кэширования со сквозной записью, WB = стратегия кэширования с обратной записью

Другие производители процессоров типа 80486 [ править ]

STMicroelectronics 'ST ST486DX2-40
UMC Зеленый процессор U5SX
Cyrix Cx486DRx²

80486-совместимые процессоры были произведены другими компаниями, такими как IBM , Texas Instruments , AMD , Cyrix , UMC и STMicroelectronics (ранее SGS-Thomson). Некоторые были клонами (идентичными на уровне микроархитектуры), другие были реализациями для чистых помещений.набора инструкций Intel. (Требование IBM о множественности источников является одной из причин, по которой она производит x86 после 80286.) Однако на 80486 распространяются многие патенты Intel, касающиеся новых исследований и разработок, а также патенты на предыдущий 80386. Intel и IBM имеют широкое распространение. -лицензии на эти патенты, и AMD получила права на соответствующие патенты в 1995 году в ходе урегулирования судебного процесса между компаниями. [5]

AMD произвела несколько клонов 80486 с использованием шины 40 МГц (486DX-40, 486DX / 2-80 и 486DX / 4-120), эквивалента которой не было у Intel, а также части, рассчитанной на 90 МГц, с использованием Внешние часы 30 МГц, которые продавались только OEM-производителям. Самый быстрый процессор 80486, Am5x86 , работал на частоте 133 МГц и был выпущен AMD в 1995 году. Части 150 МГц и 160 МГц были запланированы, но так и не были выпущены официально.

Cyrix произвела множество процессоров, совместимых с 80486, которые позиционировались на рынке недорогих настольных компьютеров и маломощных (портативных) компьютеров. В отличие от клонов AMD 80486, процессоры Cyrix были результатом реверс-инжиниринга в чистой комнате. Первые предложения Cyrix включали 486DLC и 486SLC, два гибридных чипа, которые подключались к сокетам 386DX или SX соответственно, и предлагали 1 КБ кэш-памяти (по сравнению с 8 КБ для текущих компонентов Intel / AMD). Cyrix также сделала «настоящие» процессоры 80486, которые подключались к разъему i486 и предлагали 2 или 8 КБ кэш-памяти. По тактовой частоте микросхемы Cyrix, как правило, были медленнее, чем их эквиваленты Intel / AMD, хотя более поздние продукты с кэш-памятью 8 КБ были более конкурентоспособными, если опоздали на рынок.

Motorola 68040 , а не совместим с 80486, часто позиционируется как 80486 в эквиваленте в функциональности и производительности. По тактовой частоте Motorola 68040 может значительно превзойти чип Intel 80486. [6] [7] Однако 80486 мог работать значительно быстрее, не страдая от проблем с перегревом. Производительность Motorola 68040 отставала от более поздних систем 80486. [ необходима цитата ]

Материнские платы и автобусы [ править ]

Первая 80486 система из Великобритании на обложке BYTE, сентябрь 1989

Ранние машины 80486 были оснащены несколькими слотами ISA (с использованием эмулированной шины PC / AT) и иногда одним или двумя 8-битными слотами (совместимыми с шиной PC / XT). [c] Многие материнские платы позволяют разгонять их с 6 или 8 МГц по умолчанию до, возможно, 16,7 или 20 МГц (половина частоты шины i486) за несколько шагов, часто из BIOS.настраивать. Особенно старые периферийные карты обычно хорошо работали на таких скоростях, поскольку они часто использовали стандартные микросхемы MSI вместо более медленных (в то время) нестандартных конструкций VLSI. Это может дать значительный прирост производительности (например, для старых видеокарт, перенесенных с компьютера 386 или 286). Однако работа за пределами 8 или 10 МГц иногда может приводить к проблемам со стабильностью, по крайней мере, в системах, оборудованных SCSI или звуковыми картами.

Некоторые материнские платы были оснащены 32-битной шиной EISA, которая была обратно совместима со стандартом ISA. EISA предлагала ряд привлекательных функций, таких как увеличенная пропускная способность, расширенная адресация, совместное использование IRQ и конфигурация карт с помощью программного обеспечения (а не с помощью перемычек, DIP-переключателей и т. Д.). Однако карты EISA были дорогими и поэтому в основном использовались на серверах и рабочих станциях. Потребительские настольные компьютеры часто используют более простую, но более быструю локальную шину VESA (VLB), к сожалению, несколько подверженную электрической и временной нестабильности; типичные потребительские настольные компьютеры имели слоты ISA, совмещенные с одним слотом VLB для видеокарты. VLB был постепенно заменен PCI в последние годы периода 80486. Мало класса Pentiumматеринские платы имели поддержку VLB, поскольку VLB базировался непосредственно на шине i486; Адаптировать его к совсем другой Pentium-шине P5 было нетривиальным делом. ISA сохранилась до поколения Pentium P5 и не была полностью вытеснена PCI до эры Pentium III.

Платы поздних версий 80486 обычно оснащались слотами PCI и ISA, а иногда и одним слотом VLB. В этой конфигурации пропускная способность VLB или PCI страдала в зависимости от того, как шины были соединены мостом. Изначально слот VLB в этих системах обычно был полностью совместим только с видеокартами (вполне уместно, поскольку «VESA» расшифровывается как Video Electronics Standards Association ); Карты VLB-IDE, multi I / O или SCSI могут иметь проблемы на материнских платах со слотами PCI. VL-Bus работает на той же тактовой частотой , как i486-шины ( в основном являетсялокальная шина 80486), тогда как шина PCI также обычно зависела от тактовой частоты i486, но иногда имела настройку делителя, доступную через BIOS. Это может быть 1/1 или 1/2, иногда даже 2/3 (для тактовой частоты процессора 50 МГц). Некоторые материнские платы ограничивают тактовую частоту PCI до указанного максимума 33 МГц, а некоторые сетевые карты зависят от этой частоты для правильной скорости передачи данных. Тактовая частота ISA обычно генерируется делителем тактовой частоты CPU / VLB / PCI (как подразумевается выше).

Одной из первых полных систем, в которых использовался чип 80486, была Apricot VX FT, производимая британским производителем оборудования Apricot Computers . Даже за рубежом в Соединенных Штатах был популярным , как «первый в мире 80486» в вопросе сентября 1989 байт журнала (показано на рисунке справа).

Более поздние платы 80486 также поддерживали Plug-And-Play , спецификацию, разработанную Microsoft, которая началась как часть Windows 95, чтобы упростить установку компонентов для потребителей.

Игры [ править ]

Процессор 486DX2 66 МГц был популярен на домашних ПК с начала до середины 1990-х, ближе к концу эры игр MS-DOS . Его часто сочетали с видеокартой VESA Local Bus .

Внедрение 3D компьютерной графики означало конец 80486 царствования, так как 3D график делает интенсивное использование плавающей точки вычислений и требует более быстрого кэша процессора и больше пропускной способности памяти . Разработчики начали ориентироваться на семейство процессоров Pentium P5 почти исключительно за счет оптимизации языка ассемблера x86 (например, Quake ), что привело к использованию таких терминов, как « Pentium-совместимый процессор » для требований программного обеспечения. Многие из этих игр требовали скорости двойной конвейерной архитектуры семейства процессоров Pentium P5.

Устаревание [ править ]

AMD Am5x86 , до 133 МГц, и Cyrix Cx5x86 , вплоть до 120 МГц, были последние 80486 процессоров , которые часто используются в конце поколения 80486 материнских плат со слотами PCI и 72-контактных SIMMs, которые разработаны , чтобы иметь возможность запускать Windows 95 , а также часто используется в качестве обновления для старых материнских плат 80486. В то время как Cyrix Cx5x86 довольно быстро исчез, когда Cyrix 6x86 пришел на смену , AMD Am5x86 был важен в то время, когда AMD K5 задерживался.

Машины на базе 80486 оставались популярными до конца 1990-х годов, служа процессорами начального уровня для ПК начального уровня. Производство традиционных настольных систем и ноутбуков прекратилось в 1998 году, когда Intel представила бренд Celeron в качестве современной замены устаревшего чипа, хотя он продолжал производиться для встраиваемых систем до конца 2000-х годов.

В роли настольных компьютеров общего назначения машины на базе 80486 оставались в использовании до начала 2000-х, особенно потому, что Windows 95, Windows 98 и Windows NT 4.0 были новейшими операционными системами Microsoft, официально поддерживающими установку в системе на базе 80486. [8] [9] Однако, поскольку Windows 95/98 и Windows NT 4.0 в конечном итоге были вытеснены более новыми операционными системами, системы 80486 также вышли из употребления. Тем не менее, некоторое количество 80486 машин осталось в использовании сегодня, в основном для обратной совместимости со старыми программами (особенно с играми), тем более что многие из них имеют проблемы с запуском в более новых операционных системах. Однако DOSBoxтакже доступен для текущих операционных систем и обеспечивает эмуляцию набора инструкций 80486, а также полную совместимость с большинством программ на базе DOS. [10]

Хотя 80486 в конечном итоге был вытеснен Pentium для приложений для персональных компьютеров , Intel продолжала производство для использования во встраиваемых системах . В мае 2006 г. Intel объявила, что производство 80486 будет остановлено в конце сентября 2007 г. [11]

См. Также [ править ]

  • Список микропроцессоров Intel
  • Motorola 68040 , хотя и несовместима, часто позиционировалась как Motorola, эквивалентная Intel 80486 с точки зрения производительности и функций.
  • VL86C020, ядро ARM3 с аналогичным временным интервалом и сопоставимой производительностью MIPS для целочисленного кода (25 МГц для обоих), с 310 000 транзисторов (в процессе 1,5 мкм) вместо 1 миллиона

Заметки [ править ]

  1. ^ "Младшие" части 80486 16 и 25 МГц не использовали умножитель тактовой частоты и, следовательно, сравнимы с тактовой частотой 386/286 тактовой частотой.
  2. ^ 386, 286 и даже 8086 все имели перекрывающиеся выборка, декодирование, выполнение (вычисление) и обратная запись; однако жесткая конвейерная линия обычно означает, что все стадии выполняют свои соответствующие обязанности в пределах одного и того же отрезка времени. Напротив, слабо конвейерный режим подразумевает, что используется какая-то буферизация, чтобы разъединить блоки и позволить им работать более независимо. И оригинальный 8086, и современные чипы x86 в этом смысле являются «слабо конвейерными», тогда как 80486 и исходный Pentium работали «жестко конвейерно» для типичных инструкций. Это включало большинствоинструкций типа" CISC ", а также простые " RISC- подобные"инструкции без загрузки / сохранения,контроль микрокода .
  3. ^ В общем, 8-битные слоты ISA в этих системах были реализованы просто путем отказа от более короткого разъема «C» / «D» слота, хотя медные дорожки для 16-битного слота все еще присутствовали на материнской плате; компьютер не мог отличить 8-битный адаптер ISA в таком слоте от того же адаптера в 16-битном слоте, и в обращении все еще оставалось достаточно 8-битных адаптеров, поэтому производители решили, что они могут сэкономить деньги на нескольких разъемах Сюда. Кроме того, отказ от 16-битного расширения для разъема ISA позволил использовать некоторые ранние 8-битные карты ISA, которые в противном случае не могли бы использоваться из-за «юбки» печатной платы, свисающей в это 16-битное пространство расширения. IBM была первой, кто сделал это в IBM AT.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Intel (июль 1997 г.). Справочное руководство по аппаратному обеспечению встроенного процессора Intel486 (273025-001) .
  2. ^ 486 32-битный ЦП открывает новые горизонты в области плотности микросхем и производительности. (Intel Corp.) (объявление о продукте) EDN | 11 мая 1989 г. | Прайс, Дэйв
  3. Льюис, Питер Х. (22 октября 1989 г.). "ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР; Гонка за рынок машины 80486" . Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 мая 2010 года .
  4. ^ Newnes 8086 Family Pocket Book - Ian Sinclair ( ISBN 0 4349 1872 5 ) 
  5. ^ «История судебных разбирательств AMD-Intel» . yannalaw.com .
  6. ^ "CISC: Intel 80486 против Motorola MC68040" . Июль 1992 . Проверено 20 мая 2013 года .
  7. ^ 68040 Микропроцессор. Архивировано 16 февраля 2012 г., на Wayback Machine.
  8. ^ «Минимальные требования к оборудованию для установки Windows 98» . 24 января 2001 года архив с оригинала на 5 декабря 2004 года.
  9. ^ «Рабочая станция Windows NT 4.0» (на немецком языке). WinHistory.de.
  10. ^ «Системные требования» . DOSBox.com.
  11. Тони Смит (18 мая 2006 г.). «Intel обналичивает старые чипы. I386, i486, i960, наконец, для отбивания» . АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. Архивировано из оригинального 22 августа 2011 года . Проверено 20 мая 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Таблицы данных Intel486
    • Маломощные SX и DX с переменной частотой. Декабрь 1992 г.
    • ВСТРОЕННЫЙ УЛЬТРА-НИЗКАЯ МОЩНОСТЬ Intel 486 SX
    • Встроенный Intel DX4 с обратной записью. Октябрь 1995 г.
  • Изображения и описания Intel 80486 на cpu-collection.de
  • Фото кристалла Intel 386DX