i486

i486

Открытый кристалл микропроцессора Intel 486DX2
Основная информация
Запущен	Апрель 1989 г.
Снято с производства	28 сентября 2007 г.
Общий производитель (и)	Intel, IBM , AMD , Texas Instruments , Harris Semiconductor , UMC , SGS Thomson
Представление
Максимум. Тактовая частота процессора	От 16 МГц до 100 МГц
Скорость FSB	От 16 МГц до 50 МГц
Ширина данных	32 бита [1]
Ширина адреса	32 бита [1]
Ширина виртуального адреса	32 бита (линейный); 46 бит (логический) [1]
Архитектура и классификация
Мин. размер элемента	От 1 мкм до 0,6 мкм
Набор инструкций	x86, включая x87 (кроме моделей "SX")
Физические характеристики
Сопроцессор	Intel 80487SX
Пакет (ы)	PGA ( разъем 1 , 2 , 3 ), 196-контактный PQFP , 208-контактный SQFP
История
Предшественник	Intel 386
Преемник	Pentium (P5)

Intel 486 , официально названный i486 , а также известный как 80486 , является более высокой эффективностью последующим до Intel 386 микропроцессора . I486 был представлен в 1989 году и был 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.

I486 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 i386 или 80286 за такт, благодаря своему пятиступенчатому конвейеру со всеми этапами, привязанными к одному цикл. Блок FPU, усовершенствованный на кристалле, также был значительно быстрее, чем 80387 на цикл.

Фон [ править ]

I486 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 i486 были было объявлено в конце 1989 года, но некоторые советовали людям подождать до 1990 года, чтобы покупать ПК i486, потому что поступали первые сообщения об ошибках и несовместимости программного обеспечения. ^[3]

Улучшения [ править ]

Набор команд из i486 очень похож на своего предшественника, i386 , с добавлением лишь несколько дополнительных команд, таких как CMPXCHG реализующий сравнения и замены атомарные операции и XADD, в выборки и добавления атомарные операции возвращает исходное значение (в отличие от стандартного ADD, который возвращает только флаги).

С точки зрения производительности архитектура i486 значительно лучше i386. Он имеет на кристалле унифицированный кэш инструкций 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 выполняется за каждый такт). Эти улучшения привели к примерно удвоению производительности целочисленного ALU по сравнению с 386 при той же тактовой частоте . Следовательно, i486 с частотой 16 МГц имел производительность, аналогичную i386 с частотой 33 МГц , а более старая конструкция должна была достичь 50 МГц, чтобы быть сопоставимой с частью i486 с частотой 25 МГц. ^[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). I386 не имел такой внутренний кэш , но поддерживает более медленный вне чипа кэш (который не был кэш 2 -го уровня , потому что не было внутреннего кэша 1 -го уровня на i386).
• Усовершенствованный протокол внешней шины для обеспечения когерентности кэша и новый пакетный режим для доступа к памяти для заполнения строки кэша размером 16 байт за пять циклов шины. 386 потребовалось восемь 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 i386, 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 i386, обход сегментации памяти может существенно улучшить производительность в некоторых операционных системах и приложениях.

На типичной материнской плате ПК требовалось либо четыре согласованных 30-контактных (8-битных) модуля SIMM, либо один 72-контактный (32-битный) SIMM на банк, чтобы соответствовать 32-битной шине данных i486 . 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 заменыпроцессора i386 иFPU 80387 .
• 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 i486, 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 i486, 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.

	Модель	Тактовая частота процессора / шины	Напряжение	Кэш L1 *	Введено	Заметки
	i486DX (P4)	20, 25 МГц 33 МГц 50 МГц	5 В	8 КБ WT	Апрель 1989 года май 1990 года июнь 1991 года	Оригинальный чип без тактового умножителя
	i486SL	20, 25, 33 МГц	5 В или 3,3 В	8 КБ WT	Ноябрь 1992 г.	Версия i486DX с низким энергопотреблением, уменьшенное ядро, SMM ( режим управления системой ), часы остановки и функции энергосбережения - в основном для использования в портативных компьютерах
	i486SX (P23)	16, 20, 25 МГц 33 МГц	5 В	8 КБ WT	Сентябрь 1991 г. сентябрь 1992 г.	I486DX с отключенной или отсутствующей частью FPU. Ранние варианты были частями с выведенными из строя (неисправными) FPU. [4] В более поздних версиях FPU был удален из матрицы, чтобы уменьшить площадь и, следовательно, стоимость.
	i486DX2 (P24)	40/20, 50/25 МГц 66/33 МГц	5 В	8 КБ WT	Март 1992 г. август 1992 г.	Тактовая частота внутреннего процессора в два раза превышает тактовую частоту внешней шины.
	i486DX-S (P4S)	33 МГц; 50 МГц	5 В или 3,3 В	8 КБ WT	Июнь 1993 г.	SL улучшенный 486DX
	i486DX2-S (P24S)	40/20 МГц, 50/25 МГц, ( 66/33 МГц )	5 В или 3,3 В	8 КБ WT	Июнь 1993 г.
	i486SX-S (P23S)	25, 33 МГц	5 В или 3,3 В	8 КБ WT	Июнь 1993 г.	SL улучшенный 486SX
	i486SX2	50/25, 66/33 МГц	5 В	8 КБ WT	Март 1994 г.	i486DX2 с отключенным FPU
	IntelDX4 (P24C)	75/25, 100/33 МГц	3,3 В	16 КБ WT	Март 1994 г.	Разработан для работы с тройной тактовой частотой (а не с четырехкратной, как часто думали; DX3, который должен был работать на 2,5-кратной тактовой частоте, так и не был выпущен). Модели DX4 с кэш-памятью обратной записи были идентифицированы лазером «& EW», выгравированным на их верхней поверхности, в то время как модели со сквозной записью были идентифицированы «& E».
	i486DX2WB (P24D)	50/25 МГц, 66/33 МГц	5 В	8 КБ ББ	Октябрь 1994	Включен кеш с обратной записью.
	IntelDX4WB	100/33 МГц	3,3 В	16 КБ ББ	Октябрь 1994
	i486DX2 (P24LM)	90/30 МГц, 100/33 МГц	2,5–2,9 В	8 КБ WT	1994 г.
	i486GX	до 33 МГц	3,3 В	8 КБ WT		Встроенный ЦП со сверхнизким энергопотреблением со всеми функциями i486SX и 16-битной внешней шиной данных. Этот ЦП предназначен для встроенных приложений с батарейным питанием и портативных приложений.

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

Другие производители процессоров типа 486 [ править ]

Процессоры, совместимые с i486, производятся 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 с 80286.) Однако i486 был охвачен многими патентами Intel, касающимися новых исследований и разработок, а также патентов на i386 предыдущего поколения. Intel и IBM имеют широкие перекрестные 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 i486 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, совместимый с i486, Am5x86 , работал на частоте 133 МГц и был выпущен AMD в 1995 году. Части 150 МГц и 160 МГц были запланированы, но официально не выпущены.

Cyrix произвела ряд процессоров, совместимых с i486, которые позиционировались как чувствительные к стоимости настольных ПК и маломощных (портативных) рынков. В отличие от клонов AMD 486, процессоры Cyrix стали результатом реверс-инжиниринга «чистой комнаты». 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» 486 процессоры, 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 совместимы с i486, часто позиционируется как эквивалент в функциональности и производительности. По тактовой частоте Motorola 68040 может значительно превзойти чип Intel 486. ^{[6] [7]} Однако i486 обладал способностью работать значительно быстрее, не страдая от проблем с перегревом. Производительность Motorola 68040 отставала от более поздних систем i486. ^{[ необходима цитата ]}

Материнские платы и автобусы [ править ]

Ранние компьютеры на базе i486 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 i486. 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 i486 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), в то время 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 i486, была Apricot VX FT, производимая британским производителем оборудования Apricot Computers . Даже за рубежом в Соединенных Штатах был популярным , как «первый в мире 486» в вопросе сентября 1989 байт журнала (показано на рисунке справа).

Более поздние платы i486 также поддерживали Plug-And-Play , спецификацию, разработанную Microsoft, которая началась как часть Windows 95, чтобы упростить установку компонентов для потребителей.

Игры [ править ]

Этот раздел, возможно, содержит оригинальные исследования . Пожалуйста, улучшите его , проверив сделанные утверждения и добавив встроенные цитаты . Заявления, содержащие только оригинальные исследования, следует удалить. ( Сентябрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

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 царствования i486, потому что 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 , вплоть до 133 МГц, и Cyrix Cx5x86 , до 120 МГц, были последние i486 процессоров , которые часто используются в конце поколения i486 плата с пазами 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.

Компьютеры на базе i486 оставались популярными до конца 1990-х годов, выступая в качестве процессоров 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 i486 продолжали использоваться до начала 2000-х годов, особенно потому, что Windows 95, Windows 98 и Windows NT 4.0 были новейшими операционными системами Microsoft, официально поддерживающими установку в системе на базе i486. ^{[8] [9]} Однако, поскольку Windows 95/98 и Windows NT 4.0 в конечном итоге были вытеснены новыми операционными системами, системы i486 также вышли из употребления. Тем не менее, некоторое количество компьютеров i486 оставалось в использовании, в основном для обратной совместимости со старыми программами (особенно с играми), тем более что многие из них имеют проблемы с запуском в новых операционных системах. Однако DOSBoxтакже доступен для текущих операционных систем и обеспечивает эмуляцию набора инструкций i486, а также полную совместимость с большинством программ на базе DOS. ^[10]

Хотя i486 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 i486 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 486 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 ]

Ссылки [ править ]

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 i486 DX на cpu-collection.de
• Фото кристалла Intel 386DX