Εξέλιξη των επεξεργαστών Intel x86 στη δεκαετία του '80: 286, 386 και 486

Σήμερα θέλουμε να αναθεωρήσουμε μία από τις πιο παραγωγικές περιόδους της ιστορίας της μέσω της εξέλιξης των επεξεργαστών Intel x86 της δεκαετίας του '80. Ένας χρόνος αλλαγής για προσωπικούς υπολογιστές.

Ο επεξεργαστής είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία του Η / Υ, λόγω της σημασίας του, της ιστορίας και της εξέλιξής του. Από όλα αυτά, λίγες εταιρείες συμμετέχουν περισσότερο σε όλα τα σημεία που αναφέρονται απ 'ό, τι ο μπλε γίγαντας των ημιαγωγών? Η Intel υπήρξε σταθερός πρωταγωνιστής καθ 'όλη τη διάρκεια αυτού του έργου.

Ευρετήριο περιεχομένων

Επτά χρόνια συνεχούς εξέλιξης

Η χρονική περίοδος που θέλουμε να καλύψουμε σε αυτό το κείμενο χρονολογείται από το 1982 έως τα τέλη της δεκαετίας του '80. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι επεξεργαστές που βασίζονται στην αρχιτεκτονική x86 αντιμετώπισαν μία από τις ταχύτερες και πιο αξιοσημείωτες εξελίξεις στην ιστορία των σύγχρονων υπολογιστών και έθεσαν μερικά από τα θεμέλια για το πώς κατανοούμε σήμερα τα ηλεκτρονικά της οικίας.

Εικόνα: Flickr; Pauli Rautakorpi

Θα μιλήσουμε για το Intel 80286 και την υλοποίησή του στο IBM PC / AT, το Intel 80386 και την άνοδο των κλώνων PC μέσω της Compaq, καθώς και την εκκίνηση και ανάπτυξη του Intel 80486 και τις βάσεις του τι θα γίνει αργότερα Pentium. Μια γενική περιήγηση στην ιστορία της πληροφορικής.

Intel 80286 (1982)

Εικόνα: Flickr; Henry Mühlpfordt

Η Intel 80286 (γνωστή και ως iAPX 286 ή i286) είναι ο άμεσος διάδοχος των επεξεργαστών Intel 80186 και 80188, που ανήκουν στην οικογένεια επεξεργαστών x86 και ήταν η CPU επιλογής για οικιακούς υπολογιστές που κατασκευάζονται από την IBM από την έναρξη και στη δεκαετία του '80, συνεχίζοντας τη σχέση μεταξύ της Intel και της IBM.

Ορισμένες από τις x86 προδιαγραφές του

Το i286 ήταν ένα σημαντικό άλμα σε spec από την προηγούμενη επανάληψη των επεξεργαστών x86. Η αρχιτεκτονική P2 χρησιμοποίησε ένα 16-bit bus δεδομένων (εξ ου και η κατηγοριοποίηση του επεξεργαστή) και ένας δίαυλος διευθύνσεων ήταν 24-bit, μια σαφής εξέλιξη από το πρωτότυπο 80086. Ενώ οι συχνότητες τους κυμαίνονταν από 4 MHz έως 25 MHz στις τελευταίες αναθεωρήσεις.

P2 αρχιτεκτονική. Εικόνα: κοινά Wikimedia

Τα κυριότερα σημεία περιλαμβάνουν βελτιώσεις στην εκτέλεση εντολών ανά κύκλο ρολογιών και η συμπερίληψη νέων συνόλων εντολών που μειώνουν δραματικά το χρόνο που απαιτείται για την εκτέλεση ορισμένων εργασιών. ορισμένοι από αυτούς χρειάζονταν λιγότερο από δύο φορές τους κύκλους ρολογιού για να ολοκληρώσουν.

Πρώτα βήματα για το multitasking στο πρώτο x86

Το i286 χαρακτηρίστηκε από τη χρήση δύο τρόπων λειτουργίας, που προορίζονται για τη χρήση εφαρμογών πολλαπλών εντολών, μιλάμε για προστατευμένη λειτουργία και πραγματικό τρόπο λειτουργίας.

Η πραγματική λειτουργία (πραγματική λειτουργία διεύθυνσης) ήταν αυτή που τέθηκε σε ισχύ από προεπιλογή στον επεξεργαστή. Διατηρεί την προηγούμενη συμβατότητα με τους προηγούμενους οικογενειακούς επεξεργαστές x86 και παρέχει άμεση πρόσβαση λογισμικού στο BIOS του συστήματος. Χάρη σε αυτή την συμβατότητα προς τα πίσω, οι επεξεργαστές i286 μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν όλο το λογισμικό που αναπτύχθηκε για τους προκάτοχούς τους, καθιστώντας τους έναν πολύ ευπροσάρμοστο επεξεργαστή. Υπογραμμίζουμε ότι ήταν ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούσε το λειτουργικό σύστημα MS-DOS και οι πρώτες εκδόσεις των Microsoft Windows.

Η προστατευμένη λειτουργία, από την άλλη πλευρά, έδωσε στον επεξεργαστή τη δυνατότητα πολλαπλής εκτέλεσης, χάρη στην ικανότητά του να αλλάζει γρήγορα δύο διαφορετικές διαδικασίες. Το όνομά του προέρχεται από την περιορισμένη πρόσβαση στις οδηγίες του εξοπλισμού από τα προγράμματα (εμφανίζεται το σχήμα του επιβλέποντος) για να αποφευχθούν συγκρούσεις όταν χρησιμοποιούνται μαζί. δυστυχώς, αυτή η αφαίρεση της συμβατότητας για μεγάλο μέρος του λογισμικού, συμπεριλαμβανομένου αυτού που ονομάζεται MS-DOS.

Ένα ντεμπούτο από την IBM

Το i286 κυκλοφόρησε στην τρίτη γενιά προσωπικών υπολογιστών της IBM, το PC / AT. Η τεράστια επιτυχία του συστήματος της εταιρείας της Νέας Υόρκης προκάλεσε τις πωλήσεις του μικροεπεξεργαστή και τη δημιουργία του μοντέλου AT ως πρότυπο στην οικιακή πληροφορική ενθάρρυνε τη δημιουργία λογισμικού συμβατού με την αρχιτεκτονική της Intel.

IBM PC / AT υπολογιστή. Εικόνα: wikimedia commons; MBlair Martin.

Ως συνήθως, η Intel δεν ήταν ο μοναδικός κατασκευαστής. Εταιρείες όπως η ίδια η IBM, ή η σημερινή AMD που κατασκευάζει παρόμοια και συμβατά μοντέλα, σε ορισμένες περιπτώσεις (όπως αυτή της Harris Corporation ή της ίδιας της AMD), υπερβαίνουν κατά πολύ την ταχύτητα του αρχικού μοντέλου που αναπτύχθηκε από την Intel.

Σας συνιστούμε Η Intel διακόπτει τους ελεγκτές Thunderbolt 3 πρώτης γενιάς

Intel 80386 (1985)

Εικόνα: Flickr; Contri

Μετά την κυκλοφορία του Intel 80286 θα έρθει η αναθεώρησή του, η Intel 80386 (ή i386). Αυτός ο επεξεργαστής στοχεύει στη βελτίωση των λειτουργιών που παρουσιάζονται στο i286, προσθέτοντας νέους τρόπους λειτουργίας και πολλά νέα χαρακτηριστικά στην αρχιτεκτονική x86. Αυτή ήταν η πρόοδος που θα έθετε τα θεμέλια για τους μεταγενέστερους επεξεργαστές, τουλάχιστον μέχρι την εμφάνιση των τσιπ P6.

Οι "κλώνοι" της Intel και της IBM

Το αρχικό i286 ήταν ένας επεξεργαστής που σχεδιάστηκε για να παράγεται απλά και αποτελεσματικά. Λίγο μετά την αρχική κυκλοφορία του και λόγω της επιτυχίας του, οι υπόλοιποι κατασκευαστές άρχισαν να παράγουν και να πωλούν τις δικές τους εκδόσεις του μοντέλου. Μερικά από αυτά με ουσιαστικές βελτιώσεις σε σχέση με το πρωτότυπο, ειδικά στις συχνότητες που επιτεύχθηκαν.

Το i386 ήταν, κατά την εκτόξευσή του, ένα ακριβό επεξεργαστή στην παραγωγή και την υλοποίησή του. ίσως αυτός ήταν ο λόγος για τον οποίο η IBM δεν το χρησιμοποίησε μέχρι το 1987, έναν χώρο που η εταιρεία Compaq (γνωστή για τους προσιτούς IBM συμβατούς υπολογιστές της) εκμεταλλεύτηκε για να ξεκινήσει το Compaq Portable 386 / III στην αγορά και να αναλάβει ηγετικό ρόλο στην προσφορά. IBM PC. Θα αρχίσει η χρυσή εποχή των κλώνων με βάση τους υπολογιστές της βορειοαμερικανικής εταιρείας.

Η Compaq PC ήταν μια από τις πρώτες εταιρείες που καθιστούσαν τους υπολογιστές συμβατούς με το IBM PC. Εικόνα Wikimedia Commons; Titian Garuti

Η Intel επίσης δεν παρέμεινε ατιμώρητη από άλλες εταιρείες. Αυτός ήταν ο λόγος για τον οποίο το i386 δεν είχε άδεια κατασκευής εκτός των εργοστασίων της εταιρίας Mountain View. Ωστόσο, εταιρείες όπως η AMD και η Texas Instruments συνέχισαν να αναπτύσσουν ταχύτερα και πιο οικονομικά επεξεργαστές i286, Για την καταπολέμησή τους, η Intel ανέπτυξε το i386SX, μια φθηνή έκδοση του αρχικού i386 με κάποιες ομοιότητες με το i286 και πιο εύκολη και φθηνότερη για παραγωγή. Η στρατηγική θα τεθεί σε ισχύ μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990, όταν εκδόσεις του αρχικού i386 άρχισαν να εμφανίζονται από την AMD με το Am386 και το Cyrix με το Cx486 τους.

Οι ισχυροί επεξεργαστές P3

Αν και δεν θα ήταν τόσο σημαντικό άλμα όσον αφορά την ταχύτητα όπως το i286, το i386 ήταν μια σημαντική πρόοδος για τους επεξεργαστές x86. Η συχνότητα αυξήθηκε εντυπωσιακά, στα 12 MHz στα πρώτα μοντέλα, φθάνοντας τα 40 MHz σε αργότερα. Ο δίαυλος δεδομένων επίσης διπλασιάστηκε στα 32 bit και ο δίαυλος διευθύνσεων αυξήθηκε επίσης σε 32 bit, καθώς έγιναν σημαντικές αλλαγές στην εκτέλεση των οδηγιών και εμφανίστηκε το σετ εντολών IA-32.

P3 αρχιτεκτονική. Εικόνα: wikimedia commons

Λόγω του IA-32, η συμβατότητα με το i286 ήταν περιορισμένη, αλλά η εφαρμογή του θα έθετε τα θεμέλια για την αρχιτεκτονική x86 για τα επόμενα 20 χρόνια και θα επηρέαζε τα σύνολα εντολών x86-64 (Intel 64 για Intel) σημερινό οικιακό εξοπλισμό.

Από την άλλη πλευρά, οι επεξεργαστές i386SX εργάστηκαν με ένα 16-bit bus δεδομένων και ένα 24-bit bus address, καθιστώντας τον πιο αργό, όπως και ο προκάτοχός του, αν και διατηρούσε τον εσωτερικό σχεδιασμό του chip, με άλλες σημαντικές βελτιώσεις.

Νέες λειτουργίες, τα ίδια προβλήματα στο x86

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό του i386 ήταν η εφαρμογή, πάλι, διαφορετικών λειτουργικών τρόπων λειτουργίας. Η πραγματική λειτουργία και η προστατευμένη λειτουργία επανεμφανίστηκαν για λόγους συμβατότητας, αλλά μια δική της προστατευμένη λειτουργία έκανε εμφάνιση με σημαντικά νέα χαρακτηριστικά, όπως η αφαίρεση τμημάτων ή η εικονικοποίηση αρκετών περιόδων λειτουργίας.

Δυστυχώς, η κακή υλοποίησή της συνέχισε να αποτελεί το κύριο βάρος των εξελίξεων αυτών. Συνέχισε να αποτελεί σημαντικό περιορισμό των δυνατοτήτων αυτών των επεξεργαστών μέχρι την εμφάνιση πιο προηγμένων λειτουργικών συστημάτων.

Σας συνιστούμε να αναθεωρήσετε το Corsair One PRO στα ισπανικά (Πλήρης Ανάλυση)

Η Intel 80486 (1989)

Μετά την αδιαμφισβήτητη επιτυχία του i386, η Intel ανέπτυξε την επόμενη γενιά επεξεργαστών x86 με στόχο τη βελτίωση σε ό, τι είχε επιτύχει με το i386. Έτσι θα γεννηθούν οι επεξεργαστές P4, γνωστοί παγκοσμίως ως Intel 80486 ή i486.

Ο 387 συνεπεξεργαστής και το i486SX

Οι επεξεργαστές i486 είναι πολύ παρόμοιοι με την προηγούμενη γενιά τους εσωτερικά, εκτός από την ενσωμάτωση του 387 coprocessor. Αυτό το τσιπ περιελάμβανε μια μονάδα κινητής υποδιαστολής και ενοποιημένη κρυφή μνήμη εντός του κυκλώματος, από την οποία οι μονολιθικοί επεξεργαστές τσιπ θα γινόταν όλο και πιο συνηθισμένοι. Διαφορετικά, ήταν ακόμα ένας επεξεργαστής 32 bit στο δίαυλο δεδομένων και στον δίαυλο διευθύνσεων και οι υπόλοιπες βελτιώσεις περιστρέφονταν περισσότερο γύρω από τη βελτιστοποίηση του συνόλου εντολών ή την αύξηση των συχνοτήτων από άλλους παράγοντες.

P4 αρχιτεκτονική. Εικόνα: wikimedia commons

Ωστόσο, υπήρξε μια παραλλαγή του i486, το i486SX, το οποίο διέθετε αυτό το συνεργαζόμενο για να μειώσει το κόστος. Το i486SX δεν είχε διαφορετικό μέγεθος διαύλου από το αρχικό του (τουλάχιστον από την Intel), οπότε ήταν ένα πολύ δημοφιλές chip για τη χαμηλότερη τιμή του.

Η εμμονή με υψηλές συχνότητες

Αυτό που έφερε το i486 ήταν η εμφάνιση του πυρετού MHz σε επεξεργαστές. Η Intel εισήγαγε, χάρη στην ενσωμάτωση της μνήμης μνήμης cache, την επανάληψη των εσωτερικών συχνοτήτων του ρολογιού, το όνομά της ήταν η Intel OverDrive. Μέσω αυτών, οι επεξεργαστές i486 θα μπορούσαν να λειτουργούν σε διπλάσια (και αργότερα τριπλάσια) συχνότητες για την ολοκλήρωση των οδηγιών, επωφελούμενες από μεγαλύτερες.

Ο πρώτος επεξεργαστής με αυτά τα χαρακτηριστικά ήταν ο i486DX2, ο οποίος διπλασίασε την ταχύτητα του ρολογιού από 25 MHz σε 50 MHz. Η τελευταία επανάληψη αυτού του τύπου ήταν αυτή του i486DX4, τριπλασιάζοντας τις συχνότητες σε 100 MHz, αν και οι πιο ισχυροί Ήρθε από την AMD με το Am5x86-P75 + που έφτασε τα 150 MHz.

Οι υποστηριζόμενοι επεξεργαστές ξανά εισέρχονται και επεκτείνονται στο x86

Οι ομοιότητες μεταξύ της αρχιτεκτονικής των επεξεργαστών i486 και i386 έκαναν τα πράγματα εύκολα για τους κατασκευαστές συμβατών με i486 επεξεργαστών. Αφού οι άδειες εξαφανίστηκαν με την εκκίνηση του i386, το κοινό άρχισε ευρέως να τις αναφέρει ως "κλώνους", αν και αυτός ο όρος ισχύει μόνο για εκείνους που είναι πανομοιότυποι (εσωτερικά) με τα πρωτότυπα.

Επεξεργαστές που προέρχονται από άλλες μάρκες της Intel 80486. Εικόνα: Συλλογή υπολογιστών MCbx

Ένας από τους πιο παραγωγικούς κατασκευαστές επεξεργαστών αυτού του τύπου από την AMD, ακόμη και μέχρι τώρα (όπως ήδη αναφέρθηκε), να ξεκινήσει πιο ισχυρά μοντέλα από τις παραλλαγές της Intel, αν και το μεγαλύτερο πλεονέκτημά της στην αγορά ήταν ακόμα η πιο προσιτή τιμή της. Αυτή ήταν και η γραμμή Cyrix, αποτέλεσμα της αντίστροφης μηχανικής επεξεργασίας των επεξεργαστών της Intel, οι επεξεργαστές τους δεν μπόρεσαν να εκτελέσουν ακριβώς το ίδιο, κι έτσι βασίστηκαν σε προσιτές τιμές.

Άλλα ονόματα ενδιαφέροντος θα μπορούσαν να είναι η IBM ή το Texas Instruments, αν και η παρουσία τους ήταν λιγότερο ισχυρή από ότι σε προηγούμενα στάδια της οικογένειας επεξεργαστών x86.

Μια τελευταία λέξη για τους επεξεργαστές x86

Οι επεξεργαστές οικογένειας x86 αντιμετώπισαν μερικές από τις πιο αξιοσημείωτες αλλαγές στο ιστορικό τους κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι τα θεμέλια έχουν τεθεί για πολλά από τα στοιχεία που θα μας συνόδευαν χρόνια μετά την εμφάνισή τους σε αυτές τις γενιές.

Συνιστούμε να διαβάσετε τον οδηγό μας σχετικά με τις καλύτερες μητρικές πλακέτες

Χωρίς αμφιβολία, είναι μια από τις πιο όμορφες περιόδους σύγχρονης πληροφορικής και τα πρώτα στάδια της οικιακής πληροφορικής, όπως τη γνωρίζουμε σήμερα. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό το στοιχείο, σας προσκαλούμε να διαβάσετε το άρθρο μας σχετικά με το άλμα γενιάς από το Intel Pentium 4 σε Intel Core.