Sự phát triển của bộ xử lý Intel x86 trong thập niên 80: 286, 386 và 486

Hôm nay chúng tôi muốn xem xét một trong những thời kỳ phát triển nhất trong lịch sử của nó thông qua sự phát triển của bộ xử lý Intel x86 của thập niên tám mươi. Một thời gian thay đổi cho máy tính cá nhân.

Bộ xử lý là một trong những thành phần thú vị nhất của PC do tầm quan trọng, lịch sử và sự tiến hóa của nó. Trong số đó, có rất ít công ty tham gia vào tất cả các điểm được trích dẫn hơn là người khổng lồ bán dẫn màu xanh; Intel đã là một nhân vật chính liên tục trong suốt cuộc đời của tác phẩm này.

Chỉ số nội dung

Bảy năm tiến hóa liên tục

Khoảng thời gian mà chúng tôi muốn đề cập đến trong văn bản này có từ năm 1982 cho đến hết thập niên tám mươi; Trong thời gian đó, các bộ xử lý dựa trên kiến ​​trúc x86 đã trải qua một trong những phát triển nhanh nhất và đáng chú ý nhất trong lịch sử điện toán hiện đại và đặt một số nền tảng cho cách chúng ta hiểu về điện tử gia dụng ngày nay.

Hình: Flickr; Pauli Rautakorpi

Chúng ta sẽ nói về Intel 80286 và việc triển khai nó trong IBM PC / AT, Intel 80386 và sự trỗi dậy của PC nhân bản thông qua Compaq, cũng như sự ra mắt và phát triển của Intel 80486 và cơ sở của những gì sau này sẽ trở thành Pentium. Một tour du lịch nói chung về lịch sử của máy tính.

Intel 80286 (1982)

Hình: Flickr; Henry Mühlpfordt

Intel 80286 (còn được gọi là iAPX 286, hoặc i286) là sự kế thừa trực tiếp cho bộ xử lý Intel 80186 và 80188, tất cả thuộc họ bộ xử lý x86 và là CPU được lựa chọn cho các máy tính gia đình do IBM sản xuất từ ​​khi ra mắt đến bước vào thập niên tám mươi, tiếp tục mối quan hệ giữa Intel và IBM.

Một số thông số kỹ thuật x86 của nó

I286 là một bước nhảy vọt lớn về thông số kỹ thuật từ lần lặp trước của bộ xử lý x86. Kiến trúc P2 đã sử dụng bus dữ liệu 16 bit (do đó phân loại bộ xử lý) và bus địa chỉ là 24 bit, một sự phát triển rõ ràng so với 80086 ban đầu. Trong khi tần số của chúng dao động từ 4 MHz đến 25 MHz trong các phiên bản mới nhất.

Kiến trúc P2. Hình: Wikimedia commons

Điểm nổi bật bao gồm các cải tiến trong việc thực hiện các hướng dẫn trên mỗi chu kỳ đồng hồ và bao gồm các bộ hướng dẫn mới giúp giảm đáng kể thời gian cần thiết để thực hiện một số tác vụ; một số trong số họ cần ít hơn hai lần chu kỳ đồng hồ để hoàn thành.

Các bước đầu tiên trong đa nhiệm trong x86 đầu tiên

I286 được đặc trưng bởi việc sử dụng hai chế độ hoạt động, dành cho việc sử dụng các ứng dụng đa nhiệm, chúng ta đang nói về chế độ được bảo vệ và chế độ thực.

Chế độ thực (chế độ địa chỉ thực) là chế độ có hiệu lực theo mặc định trong bộ xử lý. Duy trì khả năng tương thích ngược với các bộ xử lý gia đình x86 trước đó và có tính năng truy cập phần mềm trực tiếp vào BIOS hệ thống. Nhờ khả năng tương thích ngược này, bộ xử lý i286 đã có thể sử dụng tất cả các phần mềm được phát triển cho người tiền nhiệm, biến chúng thành một bộ xử lý rất linh hoạt. Chúng tôi nhấn mạnh rằng đó là cách mà hệ điều hành MS-DOS và các phiên bản đầu tiên của Microsoft Windows hoạt động.

Mặt khác, chế độ được bảo vệ đã cho bộ xử lý khả năng đa nhiệm, nhờ khả năng chuyển đổi nhanh chóng hai quy trình khác nhau. Tên của nó xuất phát từ việc truy cập hạn chế vào các hướng dẫn của thiết bị bởi các chương trình (hình người giám sát xuất hiện) để tránh xung đột khi sử dụng cùng nhau; Thật không may, điều này đã loại bỏ tính tương thích cho phần lớn phần mềm, bao gồm cả phần mềm có tên MS-DOS.

Ra mắt bởi IBM

I286 được phát hành trên thế hệ máy tính cá nhân thứ ba của IBM, PC / AT. Thành công to lớn của hệ thống của công ty New York đã thúc đẩy doanh số bán bộ vi xử lý và thiết lập mô hình AT làm tiêu chuẩn trong điện toán gia đình khuyến khích tạo ra phần mềm tương thích với kiến ​​trúc Intel.

Máy tính IBM PC / AT. Hình ảnh: wikidia commons; MBlair Martin.

Như thường lệ vào thời điểm đó, Intel không phải là nhà sản xuất duy nhất. Các công ty như IBM, hoặc AMD hiện tại đã sản xuất các mô hình tương tự và tương thích, trong một số trường hợp (chẳng hạn như của Tập đoàn Harris , hoặc chính AMD), vượt xa tốc độ của mô hình ban đầu do Intel phát triển.

CHÚNG TÔI KIẾN NGHỊ BẠN Intel ngừng điều khiển Thunderbolt 3 thế hệ đầu tiên

Intel 80386 (1985)

Hình: Flickr; Tiếp

Sau khi ra mắt Intel 80286 sẽ đến đánh giá của nó, Intel 80386 (hoặc i386). Bộ xử lý này nhằm cải thiện các tính năng được trình bày trong i286, thêm các chế độ hoạt động mới và nhiều tính năng mới trong kiến ​​trúc x86. Đó là sự tiến bộ sẽ đặt nền móng cho các bộ xử lý sau này, ít nhất là cho đến khi xuất hiện các chip P6.

"Bản sao" của Intel và IBM

I286 ban đầu là một bộ xử lý được thiết kế để sản xuất đơn giản và hiệu quả; Ngay sau khi ra mắt ban đầu, và do thành công của nó, các nhà sản xuất còn lại bắt đầu sản xuất và bán các phiên bản mô hình của riêng họ. Một số trong số họ với những cải tiến đáng kể so với bản gốc, đặc biệt là về tần số đạt được.

I386, lúc ra mắt, là một bộ xử lý đắt tiền trong quá trình sản xuất và triển khai; có lẽ đó là lý do tại sao IBM không bắt đầu sử dụng nó cho đến năm 1987, một không gian mà công ty Compaq (được biết đến với các máy tính tương thích IBM giá cả phải chăng) đã tận dụng để tung Compaq Portable 386 / III ra thị trường và dẫn đầu về ưu đãi. Máy tính IBM. Thời kỳ hoàng kim của các bản sao dựa trên máy tính của công ty Bắc Mỹ sẽ bắt đầu.

Compaq PC là một trong những công ty đầu tiên làm cho PC tương thích với PC của IBM. Hình ảnh Wikimedia Commons; Titian Garuti

Intel cũng không bị các công ty khác trừng phạt; Đó là lý do tại sao i386 không được cấp phép sản xuất bên ngoài các nhà máy của công ty Mountain View. Tuy nhiên, các công ty như AMD và Texas Cụ tiếp tục phát triển bộ xử lý dựa trên i286 nhanh hơn và giá cả phải chăng hơn; Để chống lại chúng, Intel đã phát triển i386SX, một phiên bản rẻ tiền của i386 gốc với một số điểm tương đồng với i286 và dễ dàng hơn và rẻ hơn để sản xuất. Chiến lược này sẽ có hiệu lực cho đến đầu những năm 1990, khi các phiên bản của i386 gốc bắt đầu xuất hiện từ AMD với Am386 và Cyrix với Cx486 của họ.

Bộ xử lý P3 mạnh mẽ

Mặc dù nó không phải là một bước nhảy đáng kể về tốc độ như i286, nhưng i386 là một bước tiến đáng kể cho bộ xử lý x86. Tần số tăng đáng kể, lên 12 MHz trong các mô hình đầu tiên, đạt 40 MHz trong các mô hình sau. Bus dữ liệu cũng được nhân đôi lên 32 bit và bus địa chỉ cũng được tăng lên 32 bit, cũng như những thay đổi quan trọng được thực hiện đối với việc thực hiện các lệnh và tập lệnh IA-32 xuất hiện.

Kiến trúc P3. Hình ảnh: wikidia commons

Do IA-32, khả năng tương thích với phần mềm i286 bị ​​hạn chế, nhưng việc triển khai nó sẽ đặt nền móng cho kiến ​​trúc x86 trong 20 năm tới và sẽ ảnh hưởng đến các tập lệnh x86-64 (Intel 64 cho Intel) mà chúng tôi sử dụng thiết bị gia dụng hiện tại.

Mặt khác, bộ xử lý i386SX đã làm việc với bus dữ liệu 16 bit và bus địa chỉ 24 bit, làm cho nó chậm hơn, giống như người tiền nhiệm của nó, mặc dù nó vẫn duy trì thiết kế bên trong của con chip. với những cải tiến lớn khác.

Chế độ mới, cùng một vấn đề trên x86

Một điểm nổi bật khác của i386 là việc thực hiện các chế độ chức năng khác nhau. Chế độ thực và chế độ được bảo vệ xuất hiện trở lại vì lý do tương thích, nhưng chế độ được bảo vệ của chính nó đã xuất hiện với các tính năng mới quan trọng, chẳng hạn như loại bỏ các phân đoạn hoặc ảo hóa một số phiên.

Thật không may, việc thực hiện kém của nó tiếp tục là lực cản chính cho những phát triển này; Nó tiếp tục là một hạn chế lớn về khả năng của các bộ xử lý này cho đến khi xuất hiện các hệ điều hành tiên tiến hơn.

CHÚNG TÔI ĐỀ NGHỊ BẠN Đánh giá Corsair One PRO bằng tiếng Tây Ban Nha (Phân tích đầy đủ)

Intel 80486 (1989)

Sau thành công không thể phủ nhận của i386, Intel đã phát triển thế hệ bộ xử lý x86 tiếp theo với mục tiêu cải thiện những gì đã đạt được với i386. Đây là cách bộ xử lý P4, được biết đến trên toàn thế giới là Intel 80486, hoặc i486 sẽ ra đời.

Bộ đồng xử lý 387 và i486SX

Bộ xử lý i486 rất giống với thế hệ trước của chúng bên trong, ngoại trừ việc tích hợp bộ đồng xử lý 387; Con chip này bao gồm một đơn vị điểm nổi và bộ đệm hợp nhất trong mạch, từ đó bộ xử lý chip nguyên khối sẽ ngày càng trở nên phổ biến. Mặt khác, nó vẫn là bộ xử lý 32 bit trên bus dữ liệu và bus địa chỉ và phần còn lại của các cải tiến xoay quanh việc tối ưu hóa tập lệnh hoặc tăng tần số, hơn các yếu tố khác.

Kiến trúc P4. Hình ảnh: wikidia commons

Tuy nhiên, có một biến thể của i486, i486SX, được phân phối với bộ đồng xử lý này để cắt giảm chi phí. I486SX không có kích thước bus khác với bản gốc (ít nhất là của Intel), vì vậy đây là một con chip rất phổ biến với mức giá thấp hơn.

Nỗi ám ảnh với tần số cao

Những gì i486 đã mang lại là sự khởi đầu của cơn sốt MHz trong bộ xử lý. Intel giới thiệu, nhờ có bộ nhớ đệm tích hợp, nhân đôi tần số bên trong của đồng hồ, tên của nó là Intel OverDrive. Thông qua chúng, bộ xử lý i486 có thể hoạt động với tần số gấp đôi (và gấp ba lần) tần số của chúng để hoàn thành các hướng dẫn, được hưởng lợi từ những bộ dài hơn.

Bộ xử lý đầu tiên có các đặc điểm này là i486DX2, tăng gấp đôi tốc độ xung nhịp từ 25 MHz lên 50 MHz. Lần lặp cuối cùng của loại này là i486DX4, tăng gấp ba tần số lên 100 MHz, mặc dù mạnh nhất Nó đến từ AMD với Am5x86-P75 + đạt 150 MHz.

Bộ xử lý được hỗ trợ nhập lại và mở rộng trên x86

Sự tương đồng giữa kiến ​​trúc của bộ xử lý i486 và i386 đã giúp mọi nhà sản xuất bộ xử lý tương thích i486 trở nên dễ dàng. Sau khi giấy phép biến mất cùng với sự ra mắt của i386, công chúng bắt đầu phổ biến chúng là "bản sao", mặc dù thuật ngữ này chỉ áp dụng cho những người giống hệt (nội bộ) với bản gốc.

Bộ xử lý có nguồn gốc từ các thương hiệu khác của Intel 80486. Hình: Bộ sưu tập máy tính MCbx

Một trong những nhà sản xuất bộ vi xử lý loại này từ AMD, thậm chí cho đến nay (như chúng tôi đã đề cập) để tung ra các mẫu mạnh hơn các biến thể Intel, mặc dù tài sản lớn nhất của nó trên thị trường vẫn là giá cả phải chăng nhất. Đó cũng là dòng Cyrix, kết quả của kỹ thuật đảo ngược bộ xử lý Intel, bộ xử lý của họ không hoạt động giống hệt nhau, vì vậy họ dựa vào giá cả phải chăng.

Các tên quan tâm khác có thể là IBM hoặc Texas Cụ, mặc dù sự hiện diện của chúng kém mạnh hơn so với các giai đoạn trước của họ bộ xử lý x86.

Lời cuối cùng về bộ xử lý x86

Bộ xử lý gia đình x86 đã trải qua một số thay đổi đáng chú ý nhất trong lịch sử của họ trong thời gian này. Không có gì đáng ngạc nhiên, nền tảng đã được đặt ra cho nhiều yếu tố sẽ đồng hành cùng chúng ta nhiều năm sau khi chúng được đưa ra ánh sáng trong các thế hệ này.

Chúng tôi khuyên bạn nên đọc hướng dẫn của chúng tôi trên bo mạch chủ tốt nhất

Không còn nghi ngờ gì nữa, đây là một trong những thời kỳ đẹp nhất của điện toán hiện đại và là giai đoạn đầu tiên của điện toán gia đình như chúng ta biết ngày nay. Nếu bạn muốn biết thêm về thành phần này, chúng tôi mời bạn đọc bài viết của chúng tôi về bước nhảy thế hệ từ Intel Pentium 4 sang Intel Core.