Intel486

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Intel 80486DX, вид сверху

Intel486 (также известный как i486, Intel 80486 или просто 486-ой) — 32-битный скалярный x86-совместимый процессор четвёртого поколения, построенный на гибридном CISC-RISC ядре, и выпущенный фирмой Intel 10 апреля 1989 года. Этот микропроцессор является усовершенствованной версией процессора Intel 80386. Впервые он был продемонстрирован на выставке Comdex Fall, осенью 1989 года. Это был первый микропроцессор со встроенным математическим сопроцессором (FPU). Применялся, преимущественно, в настольных ПК, в высокопроизводительных рабочих станциях, в серверах и портативных ПК (ноутбуки и лэптопы).

К тому времени Intel уже лишилась прав собственности на товарные знаки x86, и теперь подобные наименования использовали множество производителей. Основной лозунг конкурентов Intel тогда — «Практически то же что и у Intel, только за меньшие деньги». Тогда-то и обострилась конкурентная борьба между производителями процессоров x86. При этом Intel решила отказаться от наименования процессоров по схеме Intel 80x86 и назвала процессор Intel486, одновременно сменили имена на аналогичные и другие процессоры выпускаемые Intel.

Руководителем проекта по разработке микропроцессора Intel486 был Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger).

В мае 2006 года Intel заявила, что производство чипов 80486 прекратится в конце сентября 2007. И хотя этот чип уже долгое время являлся устаревшим для прикладных программ персонального компьютера, Intel продолжала производить его для использования во встраиваемых системах.

[править] Описание

Раскрытый кристалл мaкропроцессора Intel 80486DX2

Процессор базируется на той же архитектуре, что применялась, однако в нем имелось несколько значимых усовершенствований. Основные из которых:

• Внутренний кэш первого уровня
• Встроенный математический сопроцессор
• Конвейерная обработка инструкций (команд)
• Усовершенствованный модуль интерфейса шины (bus interface unit)
• Укороченные циклы памяти (burst mode)
• Использование буферов записи

Процессор обладал 32-битными шинами адреса и данных. Это требовало наличия памяти в виде четырёх 30-контактных модулей SIMM или одного 72-контактного модуля SIMM.

[править] Кэш

Intel486 имел, расположенную на кристалле, кэш память объёмом 8 КБ, а позднее и 16 КБ, работающую на частоте ядра. Наличие кэша позволило существенно увеличить скорость выполнения операций микропроцессором. Изначально кэш Intel486 работал по принципу сквозной записи (англ. write-through или WT), но позже, в рамках семейства Intel486, были выпущены модели с внутренним кэшем работающим по принципу обратной записи (англ. write-back или WB). Процессор мог использовать и внешний кэш, скорость чтения-записи которого, однако, была заметно ниже чем у внутреннего кэша. При этом внутренний кэш стали называть кэшем первого уровня (Level 1 Cache), а внешний кэш, расположенный на материнской плате, кэшем второго уровня (Level 2 Cache). Кэш имел 4-канальную наборно-ассоциативную архитектуру и работал на уровне физических адресов памяти.

Однако, в результате использования интегрированной кэш памяти, существенно возросло количество транзисторов в процессоре и, как следствие, увеличилась площадь кристалла. Увеличение количества транзисторов привело к существенному увеличению рассеиваемой мощности. В среднем, рассеиваемая мощность увеличилась в 2 раза, по сравнению с аналогичными моделями серии Intel386. Во многом этому способствовала интеграция кэш памяти, хотя были и другие факторы, но они не столь существенны. По этой причине процессоры Intel486 старших моделей уже требовали принудительного (активного) охлаждения.

[править] Математический сопроцессор

В Intel486 был использован встроенный математический сопроцессор (FPU), вообще, это был первый микропроцессор со встроенным FPU. Встроенный FPU был программно совместим с микросхемой Intel 80387 – математическим сопроцессором, применявшимся в системах с процессором Intel386. Благодаря использованию встроенного сопроцессора удешевлялась и ускорялась система за счёт уменьшения общего числа контактов и корпусов микросхем.

Изначально все выпускавшиеся микропроцессоры Intel486 оснащались работающим сопроцессором, эти процессоры получили имя Intel486DX. Позже, в 1991 году, Intel решает выпустить процессоры с отключённым сопроцессором, и эти процессоры получили наименование Intel486SX. Системы построенные на этих процессорах могли оснащаться отдельным сопроцессором, например, Intel487SX или сопроцессором других производителей.

[править] Конвейерная обработка инструкций

В Intel486 был усовершенствован механизм выполнения инструкций в несколько этапов. Конвейер процессоров серии Intel486 состоял из 5 ступеней: выборка инструкции, декодирование инструкции, декодирование адресов операндов инструкции, выполнение команды, запись результата выполнения инструкции. Использование конвейера позволило во время выполнения одной инструкции производить подготовительные операции над другой инструкцией. Это в значительной степени позволило увеличить производительность процессора.

[править] Регистры и инструкции

В процессоре имеется тот же набор инструкции что и в Intel386, к которому было добавлено несколько дополнительных регистров, а именно, 3 32-битных тестовых регистра (TR5, TR4, TR3). А так же были добавлены новые флаги в регистре флагов (EFLAGS) и в других управляющих регистрах (CR0, CR3). В следствие включения FPU в кристалл процессора, в Intel 486 можно обращаться и к регистрам FPU: регистры данных, регистр тэгов, регистр состояния, указатели команд и данных FPU, регистр управления FPU. Набор инструкций также не претерпел существенных изменений, были добавлены дополнительные инструкции для работы со внутренней кэш-памятью (INVD, INVLPG, WBINVD), одна инструкция (BSWAP) для обеспечения совместимости с процессорами Motorola, две инструкции для атомарных операций с памятью: CMPXCHG (для сравнения с обменом - новое значение записывалось только если старое совпадало с заданным, старое запоминалось) и XADD (инструкция для сложения двух операндов с помещением результата во второй операнд, а не в первый как в ADD). Инструкция CPUID позволяла впервые в семействе x86 напрямую получить детальную информацию о версии и свойствах процессора. Помимо этого к набору инструкций добавилось 75 инструкций FPU.

Длина очереди инструкций была увеличена до 32 байт.

[править] Модели

С момента появления первого процессора Intel486DX было выпущено множество других моделей семейства 486 с суффиксами SX, SL, DX2, DX4, GX. Они отличались функциональным предназначением и некоторыми технологическими параметрами (напряжение питания, тактовая частота, размер кэш памяти, отсутствием или наличием сопроцессора и др.), но все были построены на одной архитектуре.

Процессоры с индексом DX2 имели коэффциент умножения 2 — то есть, например, при частоте системной шины 33 МГц рабочая частота самого процессора составляла 66 МГц. Позже появились процессоры с индексом DX4 - однако коэффициент умножения у них был не 4, а 3. Уже после ухода с массового рынка 486-процессоров производства Intel компания AMD выпустила процессоры 486DX4-120 и 486DX4-133 (последний использовался преимущественно в портативных системах). В результате введения множителей в широкий обиход впервые вошло такое понятие, как разгон_компьютеров (англ. overclocking) — повышение производительности процессора путем увеличения тактовой частоты шины или коээфициента умножения. Так, известно, что в России даже в открытую продажу поступали системы, в которых процессоры i486 работали на частотах до 160 МГц.

[править] Конкурентные решения

Представители семейства Intel i486 в окружении конкурентных решений других производителей. Сверху AMD Am486 DX2-50 в фирменном футляре с кэш-памятью в комплекте. Внизу типичные представители 4-ого поколения. По центру серверные решения от Intel. Справа шедшая в комплекте с Intel486 OverDrive лопаточка для удобного извлечения ЦП из слота.

486 процессор от UMC

486-совместимые процессоры производились и другими компаниями такими, как IBM, Texas Instruments, AMD, Cyrix, UMC и Chips and Technologies. Некоторые из них были почти точными копиями как по производительности, так и по техническим характеристикам, другие же, наоборот, отличались от оригинала.

[править] Платформа 486

Первоначально системы на базе Intel486 были оборудованы только 8- и/или 16-битными шинами ISA. Более поздние материнские платы совмещали в себе медленную шину ISA с высокоскоростной шиной VESA (или VLB — англ. Vesa Local Bus), предназначавшуюся прежде всего для видеоплат и контроллеров жесткого диска. Последние материнские платы для процессоров i486 были оборудованы шинами PCI и ISA, а иногда и VESA. Быстродействие шины ISA определялось множителями, а рабочая частота шин PCI, и VLB была равна частоте шины процессора i486 (хотя некоторые материнские платы имели множители также и для них).

Позже материнские платы для i486 обрели поддержку технологии Plug-and-Play, которая использовалась в Windows 95 и позволяющая компьютерам автоматически обнаруживать и настраивать устройства, устанавливаемые на компьютер, и устанавливать соответствующие драйверы.

[править] Ссылки

• История судебных тяжб между Intel и AMD