Intel 486 , официально называемый i486 и также известный как 80486 , — это микропроцессор . Это более производительная модификация Intel 386. i486 был представлен в 1989 году. Он представляет собой четвертое поколение двоично-совместимых процессоров после 8086 1978 года, Intel 80286 1982 года и i386 1985 года .
Это был первый плотно конвейеризированный [c] x86 дизайн, а также первый чип x86, включающий более миллиона транзисторов. Он предлагал большой кэш на кристалле и интегрированный блок с плавающей точкой .
Когда он был анонсирован, первоначальная производительность первоначально была опубликована между 15 и 20 VAX MIPS , между 37 000 и 49 000 dhrystones в секунду и между 6,1 и 8,2 мегаточечных стоунов двойной точности в секунду для версий 25 и 33 МГц. [2] Типичный 50 МГц i486 выполняет 41 миллион инструкций в секунду Dhrystone MIPS и целочисленный рейтинг SPEC 27,9. [4] Он примерно в два раза быстрее, чем i386 или i286 за такт . Улучшенная производительность i486 достигается благодаря его пятиступенчатому конвейеру со всеми стадиями, связанными с одним циклом. Улучшенный блок FPU на чипе был значительно быстрее, чем i387 FPU за цикл. i387 FPU был отдельным, дополнительным математическим сопроцессором, установленным в разъеме материнской платы рядом с i386. [5]
На смену i486 пришел оригинальный Pentium . Заказы на i486 были прекращены 30 марта 2007 года, а последние поставки были 28 сентября 2007 года. [1]
Концепция этого поколения микропроцессоров обсуждалась с Пэтом Гелсингером и Джоном Кроуфордом вскоре после выпуска процессора 386 в 1985 году. Команда начала компьютерное моделирование в начале 1987 года. Они завершили логику и функцию микрокода в течение 1988 года. Команда завершила базу данных в феврале 1989 года, пока лента не вышла 1 марта. Они получили первый кремний с производства 20 марта. [6]
i486 был анонсирован на выставке Spring Comdex 10 апреля 1989 года. [2] В анонсе Intel заявила, что образцы будут доступны в третьем квартале, а серийные партии начнут поставляться в четвертом квартале. [7] Первые ПК на базе i486 были анонсированы в конце 1989 года. [8]
Осенью 1991 года Intel представила 50 МГц i486 DX, использующий трехслойный 800 нм процесс CHMOS-V . Они были доступны по цене 665 долларов США в партиях по 1000 штук. [9]
В этом сезоне Intel представила маломощный микропроцессор Intel486 DX 25 МГц. Он был доступен за 471 доллар США. Также были маломощные микропроцессоры Intel486 SX 16, 20 и 25 МГц. Они были доступны по цене 235, 266 и 366 долларов США для этих частотных диапазонов соответственно. Все цены были указаны в количестве 1000 штук. Эти маломощные микропроцессоры имеют энергопотребление, сниженное на 50–75% по сравнению с аналогичными обычными версиями этих ЦП. [10]
Первое крупное обновление дизайна i486 произошло в марте 1992 года с выпуском серии 486DX2 с удвоенной тактовой частотой . [11] Это был первый случай, когда тактовая частота ядра ЦП была отделена от тактовой частоты системной шины с помощью двойного множителя тактовой частоты, поддерживая чипы 486DX2 на 40 и 50 МГц. Более быстрый 66 МГц 486DX2-66 был выпущен в августе того же года. [11]
Процессор Pentium пятого поколения был выпущен в 1993 году, в то время как Intel продолжала выпускать процессоры i486, включая 486DX4-100 с тройной тактовой частотой 100 МГц и кэшем L1, удвоенным до 16 КБ. [11]
Ранее Intel решила не делиться своими технологиями 80386 и 80486 с AMD. Однако AMD считала, что их соглашение о совместном использовании технологий распространяется на 80386 как производную от 80286. [11] AMD провела обратную разработку 386 и выпустила чип Am386DX-40 с частотой 40 МГц , который был дешевле и имел меньшее энергопотребление, чем лучшая версия Intel с частотой 33 МГц. [11] Intel попыталась помешать AMD продавать процессор, но AMD выиграла в суде, что позволило ей зарекомендовать себя в качестве конкурента. [12]
AMD продолжила создавать клоны, выпустив чип Am486 первого поколения в апреле 1993 года с тактовыми частотами 25, 33 и 40 МГц. Чипы Am486DX2 второго поколения с тактовыми частотами 50, 66 и 80 МГц были выпущены в следующем году. [11] Серия Am486 была завершена чипом DX4 на 120 МГц в 1995 году. [11]
Длительный арбитражный иск AMD против Intel от 1987 года был урегулирован в 1995 году, и AMD получила доступ к микрокоду Intel 80486. [11] Это привело к созданию двух версий процессора AMD 486 — одна была создана методом обратного проектирования с микрокода Intel, а другая использовала микрокод AMD в процессе проектирования в чистой комнате . Однако в соглашении также был сделан вывод о том, что 80486 станет последним клоном Intel от AMD. [11]
Другим производителем клонов 486 была компания Cyrix , которая была производителем чипов сопроцессоров без собственных производственных мощностей для систем 80286/386. Первые процессоры Cyrix 486 , 486SLC и 486DLC, были выпущены в 1992 году и использовали корпус 80386. [11] Оба процессора Cyrix, произведенные Texas Instruments, были совместимы по выводам с системами 386SX/DX, что позволяло им стать вариантом обновления. [12] Однако эти чипы не могли сравниться с процессорами Intel 486, имея всего 1 КБ кэш-памяти и не имея встроенного математического сопроцессора. В 1993 году Cyrix выпустила собственные процессоры Cx486DX и DX2, которые по производительности были ближе к аналогам Intel. Intel и Cyrix подали в суд друг на друга, при этом Intel подала иск о нарушении патентных прав , а Cyrix — о нарушении антимонопольного законодательства. В 1994 году Cyrix выиграла дело о нарушении патентных прав и отказалась от антимонопольного иска. [11]
В 1995 году и Cyrix, и AMD начали искать готовый рынок для пользователей, желающих обновить свои процессоры. Cyrix выпустила производный процессор 486 под названием 5x86 , основанный на ядре Cyrix M1, который работал на частоте до 120 МГц и был опцией для материнских плат 486 Socket 3. [11] [12] AMD выпустила чип обновления Am5x86 133 МГц , который по сути был улучшенным 80486 с удвоенным кэшем и учетверенным множителем, который также работал с оригинальными материнскими платами 486DX. [11] Am5x86 был первым процессором, использовавшим рейтинг производительности AMD, и продавался как Am5x86-P75, с заявлениями, что он эквивалентен Pentium 75. [12] Kingston Technology выпустила обновление системы 486 «TurboChip», которое использовало Am5x86 133 МГц. [11]
Intel ответила выпуском чипа обновления Pentium OverDrive для материнских плат 486, который представлял собой модифицированное ядро Pentium, работавшее на частоте до 83 МГц на платах с тактовой частотой системной шины 25 или 33 МГц. OverDrive не пользовался популярностью из-за скорости и цены. [11] Новые компьютеры, оснащенные процессорами 486, на складах со скидками стали редкими, и представитель IBM назвал их «динозавром». [13] Однако даже после того, как серия процессоров Pentium закрепилась на рынке, Intel продолжала выпускать ядра 486 для промышленных встраиваемых приложений. Intel прекратила производство процессоров i486 в конце 2007 года. [1] [11]
Набор инструкций i486 очень похож на i386, с добавлением нескольких дополнительных инструкций, таких как CMPXCHG, атомарная операция сравнения и обмена , и XADD, атомарная операция извлечения и добавления , которая возвращает исходное значение (в отличие от стандартной ADD, которая возвращает только флаги). Это поколение ЦП довело список до 156 различных инструкций. [14]
Архитектура производительности i486 является огромным улучшением по сравнению с i386. Он имеет встроенный унифицированный кэш инструкций и данных , встроенный блок операций с плавающей точкой (FPU) и улучшенный блок интерфейса шины . [15] Благодаря плотной конвейеризации последовательности простых инструкций (такие как ALU reg,regи ALU reg,im) могли поддерживать пропускную способность в один такт (одна инструкция завершалась за такт). Другими словами, он работал около 1,8 такта на инструкцию. [6] Эти улучшения привели к грубому удвоению производительности целочисленного АЛУ по сравнению с i386 при той же тактовой частоте . Таким образом, i486 с частотой 16 МГц имел производительность, аналогичную i386 с частотой 33 МГц. При сочетании ЦП и NPU в кристалле коэффициент использования шины составил бы 50% для версии Intel486 с частотой 25 МГц. [16] Другими словами, сочетание ЦП и МКП (математического сопроцессора) обеспечивает на 40% большую производительность, чем сочетание Intel386 DX и Intel387 DX. [17] Старая конструкция должна была достигать 50 МГц, чтобы быть сопоставимой с 25 МГц частью i486. [d]
Как и в i386, можно было реализовать плоскую модель памяти 4 ГБ. Все регистры «селектора сегмента» можно было установить в нейтральное значение в защищенном режиме или в ноль в реальном режиме , и использовать только 32-битные «регистры смещения» (терминология x86 для общих регистров ЦП, используемых в качестве регистров адреса) в качестве линейного 32-битного виртуального адреса, минуя логику сегментации. Затем виртуальные адреса обычно отображались на физические адреса системой страничного обмена, за исключением случаев, когда она была отключена ( реальный режим не имел виртуальных адресов). Как и в случае с i386, обход сегментации памяти мог существенно повысить производительность некоторых операционных систем и приложений.
На типичной материнской плате ПК для установки 32-битной шины данных i486 требовалось либо четыре согласованных 30-контактных (8-битных) SIMM , либо один 72-контактный (32-битный) SIMM на банк . Адресная шина использовала 30-битные (A31..A2) дополняемые четырьмя контактами выбора байта (вместо A0,A1) для обеспечения любого 8/16/32-битного выбора. Это означало, что предел непосредственно адресуемой физической памяти также составлял 4 гигабайта (2 30 32-битных слов = 2 32 8-битных слов).
Intel предложила несколько суффиксов и вариантов (см. таблицу). Варианты включают:
Максимальная внутренняя тактовая частота (в версиях Intel) варьировалась 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 технологический процесс 0,8 мкм . Однако проблемы продолжались, когда 486DX-50 был установлен в системах с локальной шиной из-за высокой скорости шины, что сделало его непопулярным среди основных потребителей. В то время видео с локальной шиной считалось обязательным, хотя оно оставалось популярным среди пользователей систем EISA . 486DX-50 вскоре затмил i486DX2 с удвоенной тактовой частотой , который, хотя и запускал внутреннюю логику ЦП на частоте, вдвое превышающей внешнюю (50 МГц), тем не менее был медленнее, поскольку внешняя шина работала всего на 25 МГц. i486DX2 на частоте 66 МГц (с внешней шиной 33 МГц) был быстрее, чем 486DX-50, в целом.
Более мощные итерации i486, такие как OverDrive и DX4, были менее популярны (последняя была доступна только как OEM-часть), поскольку они появились после того, как Intel выпустила семейство процессоров Pentium следующего поколения . Некоторые степпинги DX4 также официально поддерживали работу шины на частоте 50 МГц, но эта функция использовалась редко.
Процессоры, совместимые с i486, производились такими компаниями, как IBM , Texas Instruments , AMD , Cyrix , UMC и STMicroelectronics (ранее SGS-Thomson). Некоторые из них были клонами (идентичными на уровне микроархитектуры), другие были реализациями набора инструкций Intel в чистых комнатах . (Требование IBM к нескольким источникам было одной из причин ее производства x86 с 80286.) Однако i486 был защищен многими патентами Intel, в том числе из предыдущего i386. Intel и IBM имели широкие перекрестные лицензии на эти патенты, и AMD получила права на соответствующие патенты в урегулировании судебного иска между компаниями в 1995 году. [19]
AMD выпустила несколько клонов, использующих шину 40 МГц (486DX-40, 486DX/2-80 и 486DX/4-120), у которых не было эквивалента Intel, а также часть, указанную для 90 МГц, использующую внешнюю тактовую частоту 30 МГц, которая продавалась только OEM-производителям. Самый быстрый работающий i486-совместимый процессор, Am5x86 , работал на частоте 133 МГц и был выпущен AMD в 1995 году. Планировались части на 150 МГц и 160 МГц, но официально они так и не были выпущены.
Cyrix выпустила ряд процессоров, совместимых с i486, которые позиционировались на рынках настольных компьютеров и маломощных (ноутбуков) с чувствительным к стоимости оборудованием. В отличие от клонов AMD 486, процессоры Cyrix были результатом обратного проектирования в чистой комнате. Ранние предложения Cyrix включали 486DLC и 486SLC, два гибридных чипа, которые подключались к сокетам 386DX или SX соответственно и предлагали 1 КБ кэша (по сравнению с 8 КБ для тогдашних деталей Intel/AMD). Cyrix также выпускала «настоящие» процессоры 486, которые подключались к сокету i486 и предлагали 2 или 8 КБ кэша. По тактовой частоте чипы Cyrix, как правило, были медленнее своих аналогов Intel/AMD, хотя более поздние продукты с 8 КБ кэша были более конкурентоспособными, хотя и поздно вышли на рынок.
Motorola 68040 , хотя и не совместим с i486, часто позиционировался как его эквивалент по функциям и производительности. По тактовой частоте Motorola 68040 мог значительно превзойти чип Intel. [20] [21] Однако i486 мог работать значительно быстрее без перегрева. Производительность Motorola 68040 отставала от более поздних систем i486. [ необходима цитата ]
Ранние компьютеры на базе i486 были оснащены несколькими слотами ISA (использующими эмулированную шину PC/AT ) и иногда одним или двумя слотами только для 8 бит (совместимыми с шиной PC/XT). [f] Многие материнские платы позволяли разгонять их со стандартных 6 или 8 МГц до, возможно, 16,7 или 20 МГц (половина тактовой частоты шины i486) в несколько этапов, часто из настроек BIOS . Особенно старые периферийные карты обычно хорошо работали на таких скоростях, поскольку они часто использовали стандартные чипы MSI вместо более медленных (в то время) пользовательских конструкций VLSI . Это могло дать значительный прирост производительности (например, для старых видеокарт, перенесенных с компьютера 386 или 286, например). Однако работа за пределами 8 или 10 МГц иногда могла приводить к проблемам со стабильностью, по крайней мере, в системах, оснащенных SCSI или звуковыми картами .
Некоторые материнские платы были оснащены 32-битной шиной EISA, которая была обратно совместима со стандартом ISA. EISA предлагала привлекательные функции, такие как увеличенная пропускная способность, расширенная адресация, совместное использование IRQ и настройка карты через программное обеспечение (а не через перемычки, DIP-переключатели и т. д.). Однако карты EISA были дорогими и поэтому в основном использовались в серверах и рабочих станциях. Потребительские настольные компьютеры часто использовали более простую и быструю локальную шину VESA (VLB). К сожалению, подверженную электрической и временной нестабильности; типичные потребительские настольные компьютеры имели слоты ISA, объединенные с одним слотом VLB для видеокарты. VLB был постепенно заменен на PCI в последние годы периода i486. Немногие материнские платы класса Pentium имели поддержку VLB, поскольку VLB основывался непосредственно на шине i486; сильно отличаясь от шины Pentium P5. ISA сохранялась на протяжении всего поколения Pentium P5 и не была полностью вытеснена PCI до эпохи Pentium III, хотя ISA сохранялась и в эпоху Pentium 4, особенно среди промышленных ПК.
Поздние платы i486 обычно оснащались как слотами PCI, так и ISA, а иногда и одним слотом VLB. В этой конфигурации пропускная способность VLB или PCI страдала в зависимости от того, как были соединены шины. Первоначально слот VLB в этих системах обычно был полностью совместим только с видеокартами (что соответствует аббревиатуре «VESA» от Video Electronics Standards Association ); карты VLB-IDE, multi I/O или SCSI могли иметь проблемы на материнских платах со слотами PCI. Шина VL работала на той же тактовой частоте, что и шина i486 (по сути, локальная шина), в то время как шина PCI также обычно зависела от тактовой частоты i486, но иногда имела настройку делителя, доступную через BIOS. Ее можно было установить на 1/1 или 1/2, иногда даже на 2/3 (для тактовой частоты ЦП 50 МГц). Некоторые материнские платы ограничивали тактовую частоту PCI указанным максимумом в 33 МГц, а некоторые сетевые карты зависели от этой частоты для правильной скорости передачи данных. Тактовая частота ISA обычно генерировалась делителем тактовой частоты CPU/VLB/PCI.
Одной из первых полных систем, использующих чип i486, была Apricot VX FT, выпущенная британским производителем оборудования Apricot Computers . [22] Даже за рубежом, в Соединенных Штатах, она была популяризирована как «первый в мире 486».
Более поздние платы i486 поддерживали Plug-And-Play — спецификацию, разработанную Microsoft и изначально входившую в состав Windows 95 для упрощения установки компонентов для потребителей.
AMD Am5x86 и Cyrix Cx5x86 были последними процессорами i486, которые часто использовались в материнских платах i486 последнего поколения. Они поставлялись со слотами PCI и 72-контактными SIMM, которые были разработаны для работы Windows 95 , а также использовались для модернизации материнских плат 80486. В то время как Cyrix Cx5x86 исчез, когда на смену пришел Cyrix 6x86 , AMD Am5x86 оставался важным, учитывая задержки AMD K5 .
Компьютеры на базе i486 оставались популярными до конца 1990-х годов, выступая в качестве процессоров начального уровня для ПК. Производство традиционных настольных и портативных систем прекратилось в 1998 году, когда Intel представила бренд Celeron , хотя он продолжал выпускаться для встраиваемых систем до конца 2000-х годов.
В роли настольных компьютеров общего назначения машины на базе i486 оставались в использовании до начала 2000-х годов, особенно потому, что Windows 95–98 и Windows NT 4.0 были последними операционными системами Microsoft, официально поддерживавшими системы на базе i486. [23] [24] Windows 2000 могла работать на машине на базе i486, хотя и с производительностью ниже оптимальной из-за минимальных аппаратных требований процессора Pentium. [25] Однако, поскольку их вытеснили более новые операционные системы, системы i486 вышли из употребления, за исключением обратной совместимости со старыми программами (в первую очередь играми), особенно учитывая проблемы с запуском на более новых операционных системах. Однако DOSBox был доступен для более поздних операционных систем и обеспечивал эмуляцию набора инструкций i486, а также полную совместимость с большинством программ на базе DOS. [26]
В конечном итоге i486 был вытеснен Pentium для персональных компьютеров , хотя Intel продолжила производство для использования во встраиваемых системах . В мае 2006 года Intel объявила, что производство i486 прекратится в конце сентября 2007 года. [1] [27]