ЭВМHISTORY
Статьи. Обзоры. Истории
ЭВМHISTORY: история и развитие процессоров, чипсетов, звуковых систем, оперативной памяти, видеоадаптеров и т.д.

Компоненты ПК | Intel 80486



intel, 80486, i486
Один из процессоров семейства i486

Intel 80486 (также известный как i486, Intel 486 или просто 486-й) — 32-битный скалярный x86-совместимый микропроцессор четвёртого поколения, построенный на гибридном CISC-RISC-ядре и выпущенный фирмой Intel 10 апреля 1989 года. Этот микропроцессор является усовершенствованной версией микропроцессора 80386.

При разработке процессоров четвертого поколения инженеры Intel столкнулись с серьезными проблемами. Предыдущее поколение интегральных схем достигло потолка производительности, а размещать еще большее количество транзисторов на той же площади не позволяли используемые в то время технологии. Разработчикам ничего не оставалось, кроме как переработать существующую архитектуру, а точнее, дополнить ее. Так, процессоры i486 впервые обзавелись такими компонентами, как кэш-память, конвейер, встроенный сопроцессор и коэффициент умножения (множитель). Благодаря им новое поколение CPU стало быстрее своих предшественников. Но обо всем по порядку.

«Что такое кэш-память?». Она располагается «между» процессором и оперативной памятью и хранит копии самых часто используемых данных из основной памяти. Время доступа к ней намного меньше, чем к основной памяти. Поэтому, когда необходимые данные содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти значительно уменьшается. Процессор i486 получил кэш-память объемом 8 Кбайт. Первые 486-е процессоры работали с кэшем по принципу сквозной записи (Write Through), то есть данные всегда записывались в основную память, даже если они уже присутствовали в кэше. Затем «камни» научились работать с кэшем с помощью функции обратной записи (Write Back). При использовании этого принципа (при наличии их копии в кэше) записывались только в кэш-память, запись в оперативную память не производилась. Процессоры i486 также работали с так называемым внешним кэшем, который располагался на материнской плате. Его объем на то время составлял от 256 Кбайт до 512 Кбайт.

Наличие кэш-памяти 1-го уровня значительно усложнило сам чип. Процессор i486 содержал почти 1,2 млн транзисторов. Около половины из них приходилось именно на кэш-память. Сложность чипа стала причиной его высокого энергопотребления и тепловыделения. Так, в системах, использовавших i486, впервые стало применяться активное охлаждение. Вдобавок к этому сложность процессора стала причиной увеличения брака при производстве. Следовательно, из-за этого повысилась и себестоимость устройства.

Также в процессорах i486 появились вычислительные конвейеры, суть работы которых заключается в разделении обработки компьютерной инструкции на последовательность независимых стадий с сохранением результатов в конце каждой стадии. Что-то подобное было реализовано еще в Zilog Z8000. Конвейер i486 состоял из пяти ступеней: выборка, декодирование, декодирование адресов операндов, выполнение команды, запись результата выполнения инструкции. Появление конвейеров не только увеличило быстродействие, но и в какой-то степени упростило процессорную архитектуру. Также стоит отметить, что появление конвейеров благоприятно сказалось на разгонном потенциале CPU.

Что касается сопроцессора (FPU, Floating-Point Unit, модуль операций с плавающей запятой), то он представлял собой модуль, помогающий выполнять математические операции над вещественными числами. В i486 он был встроен в сам чип. Однако не все кристаллы четвертого поколения имели интегрированный FPU.

Коэффициенты умножения появились отнюдь не в первых процессорах i486. Модели 486SX и 486DX обходились без него и работали на частоте системной шины. Поддержка множителя появилась лишь в кристалле 486DX2. При частоте системной шины 33 МГц тактовая частота самого процессора составляла 66 МГц. То есть множитель равнялся двум. В 486DX4 коэффициент умножения был увеличен до трех. Вместе с введением множителей появился оверклокинг.

intel, 80486, i486
Процессор i486DX

Как и в случае с третьим поколением, изначально Intel вывела на рынок только две модели: 486SX и 486DX. Как мы уже говорили, единственным различием между этими процессорами стало отсутствие встроенного FPU. В остальном кристаллы были полностью идентичны. Кстати, из-за большого процента брака при производстве некоторые модели 486SX представляли собой 486DX с неисправным сопроцессором. Таким образом, Intel пыталась сократить издержки производства. Чипы производились по 1-мкм техпроцессу, а чуть позже и по 0,8-мкм технормам. Тактовая частота обеих моделей варьировалась от 25 до 50 МГц. Максимальное энергопотребление достигало отметки в 5 Вт.

intel, 80486, i486
Процессор Intel i486SX

Несмотря на то, что Intel все активнее защищала свои разработки патентами, на рынке появилось немало клонов i486. Производством копий занимались AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments и другие.

Основу линейки клонов AMD Am486 составляли модели Am486SX и Am486DX. Процессоры производились по более тонкому 0,7-мкм техпроцессу, а затем в соответствии с 0,5-мкм и 0,35-мкм технологическими нормами. Технически Am486SX и Am486DX были полными аналогами кристаллов Intel. Процессоры, не использовавшие множители, имели частоты от 25 до 40 МГц, а «камни» с коэффициентом умножения работали на тактовой частоте от 66 до 100 МГц.

В 1995 году AMD представила самый быстрый i486-совместимый процессор под названием Am5x86. Кристалл производился по 350-нм техпроцессу и имел 1,6 млн транзисторов. Объем кэш-памяти 1-го уровня был увеличен до 16 Кбайт, а коэффициент умножения был равен 4. Процессор работал с шиной с частотой 33 МГц, то есть тактовая частота самого кристалла составляла 133 МГц. По производительности Am5x86 был сопоставим с процессором Pentium с частотой 75 МГц. Am5x86 был топовым решением AMD до выхода новых процессоров поколения K5.

intel, 80486, i486
Процессор-клон от компании AMD

Клоны i486, производимые другими компаниями, ничем особенным не отличались. Они архитектурно повторяли оригинал и, естественно, имели такую же производительность.

© Олег Коленченко

Для Www.Ferra.Ru.


В начало


Компоненты ПК | Intel 80486



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика