Evoluzione dei processori Intel x86 negli anni '80: 286, 386 e 486

Oggi vogliamo rivedere uno dei periodi più prolifici della sua storia attraverso l' evoluzione dei processori Intel x86 degli anni ottanta. Un momento di cambiamento per i personal computer.

Il processore è uno dei componenti più interessanti del PC per la sua importanza, storia ed evoluzione. Di tutto ciò, poche aziende sono più coinvolte in tutti i punti citati rispetto al gigante blu dei semiconduttori; Intel è stata una protagonista costante per tutta la vita di questo pezzo.

Indice dei contenuti

Sette anni di continua evoluzione

Il periodo di tempo che vogliamo trattare in questo testo va dal 1982 fino alla fine degli anni ottanta; Durante quel periodo, i processori basati sull'architettura x86 hanno sperimentato uno degli sviluppi più rapidi e straordinari nella storia dell'informatica moderna e hanno gettato le basi per la comprensione dell'elettronica domestica oggi.

Immagine: Flickr; Pauli Rautakorpi

Parleremo di Intel 80286 e della sua implementazione in IBM PC / AT, Intel 80386 e l'ascesa dei cloni di PC attraverso Compaq, nonché il lancio e lo sviluppo di Intel 80486 e le basi di quello che sarebbe poi diventato Pentium. Un tour generale della storia dell'informatica.

Intel 80286 (1982)

Immagine: Flickr; Henry Mühlpfordt

L' Intel 80286 (noto anche come iAPX 286 o i286) è il successore diretto dei processori Intel 80186 e 80188, tutti appartenenti alla famiglia di processori x86, ed è stata la CPU scelta per i PC domestici prodotti da IBM dal lancio a bene negli anni ottanta, continuando il rapporto tra Intel e IBM.

Alcune delle sue specifiche x86

L' i286 è stato un grande balzo in avanti nelle specifiche dalla precedente iterazione di processori x86. L'architettura P2 utilizzava un bus dati a 16 bit (da cui la categorizzazione del processore) e un bus di indirizzo era a 24 bit, una chiara evoluzione rispetto all'80086 originale. Mentre le loro frequenze variavano da 4 MHz a 25 MHz nelle ultime revisioni.

Architettura P2. Immagine: Wikimedia commons

I punti salienti includono miglioramenti nell'esecuzione delle istruzioni per ciclo di clock e l'inclusione di nuovi set di istruzioni che riducono drasticamente il tempo necessario per eseguire alcune attività; alcuni di essi avevano bisogno di meno del doppio dei cicli di clock per essere completati.

Primi passi nel multitasking nel primo x86

L' i286 è stato caratterizzato dall'uso di due modalità operative, destinate all'uso di applicazioni multitasking, stiamo parlando di modalità protetta e modalità reale.

La modalità reale (modalità indirizzo reale) era quella che è entrata in vigore per impostazione predefinita nel processore. Mantiene la retrocompatibilità con i precedenti processori della famiglia x86 e offre l'accesso diretto al software al BIOS di sistema. Grazie a questa retrocompatibilità, i processori i286 sono stati in grado di utilizzare tutto il software sviluppato per i loro predecessori, rendendoli un processore molto versatile. Evidenziamo che era il modo in cui funzionavano il sistema operativo MS-DOS e le prime versioni di Microsoft Windows.

La modalità protetta, d'altra parte, ha dato al processore la possibilità di multitasking, grazie alla possibilità di cambiare rapidamente due diversi processi. Il suo nome deriva dal limitato accesso alle istruzioni dell'apparecchiatura da parte dei programmi (appare la figura del supervisore) per evitare conflitti se usati insieme; sfortunatamente, ciò ha rimosso la compatibilità per gran parte del software, incluso quello denominato MS-DOS.

Un debutto da IBM

L'i286 è stato rilasciato sulla terza generazione di personal computer IBM, il PC / AT. L'enorme successo del sistema della società di New York ha catapultato le vendite del microprocessore e l'istituzione del modello AT come standard nell'home computing ha incoraggiato la creazione di software compatibile con l'architettura Intel.

Computer IBM PC / AT. Immagine: wikimedia commons; MBlair Martin.

Come al solito all'epoca, Intel non era l'unico produttore. Aziende come la stessa IBM o l'attuale AMD hanno prodotto modelli simili e compatibili, in alcuni casi (come quello della Harris Corporation o la stessa AMD), superando di gran lunga la velocità del modello originale sviluppato da Intel.

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Intel 80386 (1985)

Immagine: Flickr; Contri

Dopo il lancio di Intel 80286 sarebbe arrivata la sua recensione, Intel 80386 (o i386). Questo processore mirava a migliorare le funzionalità presentate in i286, aggiungendo nuove modalità operative e numerose nuove funzionalità nell'architettura x86. Tale era il progresso che avrebbe gettato le basi per i successivi processori, almeno fino alla comparsa dei chip P6.

I "cloni" di Intel e IBM

L'i286 originale era un processore progettato per essere prodotto in modo semplice ed efficiente; Poco dopo il suo lancio originale e grazie al suo successo, il resto dei produttori ha iniziato a produrre e vendere le proprie versioni del modello. Alcuni con sostanziali miglioramenti rispetto all'originale, specialmente nelle frequenze raggiunte.

L' i386 era, al lancio, un processore costoso nella sua produzione e implementazione; forse questo è stato il motivo per cui IBM non ha iniziato a usarlo fino al 1987, uno spazio che l'azienda Compaq (nota per i suoi PC compatibili IBM compatibili) ha sfruttato per lanciare sul mercato il Compaq Portable 386 / III e assumere la guida dell'offerta. PC IBM. L'età d'oro dei cloni basati sui computer dell'azienda nordamericana sarebbe iniziata.

Compaq PC è stata una delle prime aziende a rendere i PC compatibili con i PC IBM. Immagine Wikimedia Commons; Tiziano Garuti

Intel non è rimasta impunita da altre società; Ecco perché l'i386 non era concesso in licenza per la produzione al di fuori delle fabbriche dell'azienda Mountain View. Tuttavia, aziende come AMD e Texas Instruments hanno continuato a sviluppare processori basati su i286 più veloci e convenienti; Per combatterli, Intel ha sviluppato l' i386SX, una versione economica dell'i386 originale con alcune somiglianze con l'i286 e più facile ed economica da produrre. La strategia avrebbe avuto effetto fino agli inizi degli anni '90, quando le versioni dell'originale i386 iniziarono ad apparire da AMD con Am386 e Cyrix con il loro Cx486.

I potenti processori P3

Sebbene non sarebbe un salto sostanziale in termini di velocità come l'i286, l'i386 è stato un progresso significativo per i processori x86. La frequenza è aumentata drammaticamente, a 12 MHz nei primi modelli, raggiungendo i 40 MHz in quelli successivi. Anche il bus dati è stato raddoppiato a 32 bit e anche il bus dell'indirizzo è stato aumentato a 32 bit, così come sono state apportate importanti modifiche all'esecuzione delle istruzioni e è apparso il set di istruzioni IA-32.

Architettura P3. Immagine: wikimedia commons

A causa dell'IA-32, la compatibilità con il software i286 era limitata, ma la sua implementazione avrebbe gettato le basi per l'architettura x86 per i prossimi 20 anni e influenzerebbe i set di istruzioni x86-64 (Intel 64 per Intel) che usiamo in attrezzatura domestica corrente.

D'altra parte, i processori i386SX hanno funzionato con un bus dati a 16 bit e un bus di indirizzo a 24 bit, rendendolo più lento, come il suo predecessore, sebbene mantenne il design interno del chip, che contava con altri importanti miglioramenti.

Nuove modalità, stessi problemi su x86

Un altro momento saliente di i386 è stata l'implementazione, ancora una volta, di diverse modalità funzionali. La modalità reale e la modalità protetta sono riapparse per motivi di compatibilità, ma una sua modalità protetta ha fatto la sua comparsa con importanti nuove funzionalità, come la rimozione di segmenti o la virtualizzazione di diverse sessioni.

Sfortunatamente, la sua scarsa attuazione ha continuato a rappresentare il principale ostacolo per questi sviluppi; Ha continuato ad essere un importante limitatore delle capacità di questi processori fino all'emergere di sistemi operativi più avanzati.

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Intel 80486 (1989)

Dopo l'innegabile successo dell'i386, Intel ha sviluppato la prossima generazione di processori x86 con l'obiettivo di migliorare ciò che aveva ottenuto con l'i386. Ecco come sarebbero nati i processori P4, noti in tutto il mondo come Intel 80486 o i486.

Il coprocessore 387 e i486SX

I processori i486 sono molto simili alla loro precedente generazione internamente, fatta eccezione per l'integrazione del coprocessore 387; Questo chip includeva un'unità a virgola mobile e cache unificata all'interno del circuito, da cui i processori di chip monolitici sarebbero diventati sempre più comuni. Altrimenti, era ancora un processore a 32 bit sul bus dati e sul bus degli indirizzi, e il resto dei miglioramenti ruotava più sull'ottimizzazione del set di istruzioni o sull'aumento delle frequenze rispetto ad altri fattori.

Architettura P4. Immagine: wikimedia commons

Tuttavia, c'era una variante dell'i486, l'i486SX, che ha rinunciato a questo coprocessore per ridurre i costi. L'i486SX non aveva una dimensione del bus diversa dalla sua originale (almeno da Intel), quindi era un chip molto popolare per il suo prezzo più basso.

L'ossessione per le alte frequenze

Ciò che l'i486 ha portato è stato l'inizio della febbre MHz nei processori. Intel ha introdotto, grazie all'inclusione della memoria cache integrata, la duplicazione delle frequenze interne dell'orologio, il suo nome era Intel OverDrive. Attraverso di essi, i processori i486 potrebbero operare a due (e successivamente triplicare) le loro frequenze per il completamento delle istruzioni, beneficiando di quelle più lunghe.

Il primo processore con queste caratteristiche fu l'i486DX2, che raddoppiò la velocità di clock da 25 MHz a 50 MHz. L'ultima iterazione di questo tipo fu quella dell'i486DX4, triplicando le frequenze a 100 MHz, sebbene il più potente Proviene da AMD con l'Am5x86-P75 + che ha raggiunto i 150 MHz.

I processori supportati rientrano ed espandono su x86

Le somiglianze tra l'architettura dei processori i486 e i386 hanno reso le cose facili per i produttori di processori compatibili con i486. Dopo che le licenze scomparvero con il lancio dell'i386, il pubblico iniziò a chiamarle popolarmente "cloni", sebbene questo termine si riferisse solo a quelli identici (internamente) agli originali.

Processori derivati ​​da altre marche di Intel 80486. Immagine: MCbx Computer Collection

Uno dei produttori più prolifici di processori di questo tipo da AMD, arrivando persino (come abbiamo già detto) a lanciare modelli più potenti rispetto alle varianti Intel, sebbene la sua più grande risorsa sul mercato fosse ancora il suo prezzo più conveniente. Questa era anche la linea Cyrix, il risultato della retroingegnerizzazione dei processori Intel; i loro processori non funzionavano esattamente allo stesso modo, quindi si affidavano a prezzi convenienti.

Altri nomi di interesse potrebbero essere IBM o Texas Instruments, sebbene la loro presenza fosse meno forte rispetto alle fasi precedenti della famiglia di processori x86.

Un'ultima parola sui processori x86

I processori della famiglia x86 hanno subito alcuni dei più notevoli cambiamenti nella loro storia durante questo periodo. Non sorprende che siano state gettate le basi per molti degli elementi che ci avrebbero accompagnato anni dopo essere venuti alla luce in queste generazioni.

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