WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
Intel 80486
Центральный процессор

Микропроцессор Intel 80486
Производство с 10 апреля 1989 по сентябрь 2007[1][2]
Разработчик Интел
Производители
Частота ЦП 16—150 МГц
Частота FSB 16—50 МГц
Технология производства 600—1000 нм
Наборы инструкций x86
Разъём PGA168, PGA169, PQFP132, PQFP208
Ядра
  • SX
  • DX
  • DX2
  • DX4
  • SX2
Pentium 

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. Впервые он был продемонстрирован на выставке Comdex Fall, осенью 1989 года. Это был первый микропроцессор со встроенным математическим сопроцессором (FPU). Применялся преимущественно в настольных ПК, в высокопроизводительных рабочих станциях, в серверах и портативных ПК (ноутбуки и лэптопы).

Руководителем проекта по разработке микропроцессора Intel 486 был Патрик Гелсингер.

Описание

Кристалл микропроцессора Intel 80486DX2
Расположение кристалла в корпусе микропроцессора

Технические характеристики (сводно)

  • Дата анонса первой модели: 10 апреля 1989 год
  • Разрядность регистров: 32 бит
  • Разрядность внешних шин данных и адреса: 32 бит
  • Объём виртуальной адресуемой памяти: 64 Тбайт (246)[3][4]
  • Максимальный объём сегмента: 4 Гбайт
  • Объём физической адресуемой памяти: 4 Гбайт
  • Кэш L1: 8 Кбайт, DX4 — 16 Кбайт
  • Кэш L2: на материнской плате (на частоте FSB)
  • FPU: на кристалле, у SX отключён
  • Тактовые частота процессора, МГц: 16—100 (DX4)
  • Тактовые частота FSB, МГц: 16—50
  • Напряжение питания: 5—3,3 В
  • Количество транзисторов: 1,185 млн, SX2 — 0,9 млн, SL — 1,4 млн, DX4 — 1,6 млн.
  • Техпроцесс, нм: 1000, 800 и 600 для DX4
  • Площадь кристалла: 81 мм² для 1,185 млн транзисторов и технологии 1000 нм, 67 мм² для 1,185 млн транзисторов и 800 нм технологии, 76 мм² для DX4
  • Максимально потребляемый ток: нет данных
  • Максимально потребляемая мощность: нет данных
  • Разъём: гнездо типа Socket
  • Корпус: 168- и 169-контактный керамический PGA, 132- и 208-контактный пластиковый PQFP
  • Инструкции: x86 (150 инструкций, не считая модификаций)

Процессор обладал 32-битными шинами адреса и данных. Это требовало наличия памяти в виде четырёх 30-контактных или одного 72-контактного модуля SIMM.

Отличия между Intel 486DX и Intel 386[5]

Intel 486DX, 486DX2 и 486DX4 представляют собой кристалл, содержащий центральный процессор, математический сопроцессор и контроллер кэша. Полностью совместимые на уровне предпроцессора с процессорами Intel 386, тем не менее они имеют следующие различия:

  • процессоры Intel 486, в отличие от Intel ULP486GX, который имеет поддержку только 16-битной шины данных, обеспечивают динамическое изменение размера используемой шины для поддержки 8-, 16- и 32-битных транзакций. Intel 386 поддерживают только два размера ширины шины, 16 и 32 бита, и не требуют внешней логики для организации смены ширины шины.
  • Процессоры Intel 486 имеют режим укороченной передачи, который позволяет за одну транзакцию передать по шине четыре 32-битных слова из внешней памяти в кэш, используя всего пять циклов. Intel 386 для передачи того же объёма данных требуется минимум восемь циклов.
  • Процессор Intel 486 имеет сигнал BREQ, используемый для поддержки мультипроцесорных систем.
  • Шина процессора Intel 486 значительно мощнее шины процессора Intel 386. Новые возможности в виде умножения частоты шины, проверки чётности (отсутствует в ULP486SX и ULP486GX), укороченный цикл передачи данных, кэшируемые циклы, в том числе кэшируемый цикл без проверки данных, поддержка транзакций по 8-битной шине.
  • Для поддержки кэша на кристалле, введены новые управляющие регистры (CD и NW), добавлены новые выводы для шины, новые типы циклов обмена по шине.
  • Набор инструкций математического процессора Intel 387 не только поддерживается в полном объёме, но и расширен. Во время выполнения команды по обработке данных с плавающей точкой не выполняются никакие циклы ввода-вывода. Не задействовано прерывание 9, происходит прерывание 13.
  • Процессор Intel 486 поддерживает новые режимы выявления ошибок, что гарантирует совместимость с DOS. Эти новые режимы требуют новый бит в управляющем регистре 0 (NE).
  • К набору команд добавлено шесть новых: BSWAP (Byte Swap), XADD (Exchange and Add), CMPXCHG (Compare and Exchange), INVD (Invalidate data cache), WBINVD (Write-back and Invalidate data cache) и INVLPG (Invalidate TLB Entry).
  • В управляющем регистре 3 назначены два новых бита отвечающих за кэширование текущего каталога страниц.
  • Добавлены новые возможности защиты страниц, требующие новый бит в управляющем регистре 0.
  • Добавлены новые возможности проверки выравнивания, требующие новый бит в регистре флагов и управляющем регистре 0.
  • Заменен алгоритм для TLB на алгоритм псевдо-LRU (PLRU), подобно используемому в кэше на кристалле.
  • Для тестирования кэша на кристалле добавлены три новых тестовых регистра: TR5, TR6 и TR7. Повышена стабильность работы TLB.
  • Очередь предварительной выборки увеличена с 16 до 32 байт. Для гарантированного правильного выполнения новых инструкций, всегда выполняются переходы после модификации кода.
  • После сброса, в верх байта ID записывается значение <04>.

Микроархитектура

Математическая модель и набор инструкций

Набор инструкций не претерпел существенных изменений, но были добавлены дополнительные инструкции для работы с внутренней кэш-памятью (INVD, INVLPG, WBINVD), одна инструкция (BSWAP) для обеспечения совместимости с процессорами Motorola, две инструкции для атомарных операций с памятью: CMPXCHG (для сравнения с обменом — новое значение записывалось только если старое совпадало с заданным, старое запоминалось) и XADD (инструкция для сложения двух операндов с помещением результата во второй операнд, а не в первый, как в ADD). Инструкция CPUID позволяла впервые в семействе x86 напрямую получить детальную информацию о версии и свойствах процессора. Помимо этого, к набору инструкций добавилось 75 инструкций FPU.

Длина очереди инструкций была увеличена до 32 байт.

Блоки и реализация интерфейсов

Регистры

В процессоре имеется расширенный, по сравнению с в 80386 набор инструкции, в который добавлено несколько дополнительных регистров, а именно, три 32-битных тестовых регистра (TR5, TR4, TR3). Также были добавлены новые флаги в регистре флагов (EFLAGS) и в других управляющих регистрах (CR0, CR3).

Вследствие включения сопроцессора в кристалл процессора, в Intel 486 можно обращаться и к регистрам FPU: регистры данных, регистр тегов, регистр состояния, указатели команд и данных FPU, регистр управления FPU.

Конвейерная обработка инструкций

В Intel 486 был усовершенствован механизм выполнения инструкций в несколько этапов. Конвейер процессоров серии Intel 486 состоял из 5 ступеней: выборка инструкции, декодирование инструкции, декодирование адресов операндов инструкции, выполнение команды, запись результата выполнения инструкции. Использование конвейера позволило во время выполнения одной инструкции производить подготовительные операции над другой инструкцией. Это в значительной степени позволило увеличить производительность процессора.

Кэш процессора

Intel 486 имел расположенную на кристалле кэш-память объёмом 8 Кбайт, позднее — 16 Кбайт, работающую на частоте ядра. Наличие кэша позволило существенно увеличить скорость выполнения операций микропроцессором. Изначально кэш Intel 486 работал по принципу сквозной записи (англ. write-through, WT), но позже, в рамках семейства Intel 486, были выпущены модели с внутренним кэшем, работающим по принципу обратной записи (англ. write-back, WB). Процессор мог использовать и внешний кэш, скорость чтения-записи которого, однако, была заметно ниже чем у внутреннего кэша. При этом внутренний кэш стали называть кэшем первого уровня (Level 1 Cache), а внешний кэш, расположенный на материнской плате, кэшем второго уровня (Level 2 Cache). Кэш имел 4-канальную наборно-ассоциативную архитектуру и работал на уровне физических адресов памяти.

Однако, в результате использования интегрированной кэш-памяти, существенно возросло количество транзисторов в процессоре и, как следствие, увеличилась площадь кристалла. Увеличение количества транзисторов привело к существенному увеличению рассеиваемой мощности. В среднем, рассеиваемая мощность увеличилась в 2 раза, по сравнению с аналогичными моделями серии 80386. Во многом этому способствовала интеграция кэш-памяти, хотя были и другие факторы, но они не столь существенны. По этой причине процессоры Intel 486 старших моделей уже требовали принудительного (активного) охлаждения.

Математический сопроцессор

В Intel 486 был использован встроенный математический сопроцессор (англ. Floating Point Unit, FPU).

Это был первый микропроцессор семейства x86 со встроенным FPU. Встроенный FPU был программно совместим с микросхемой Intel 80387 — математическим сопроцессором, применявшимся в системах с процессором 80386. Благодаря использованию встроенного сопроцессора удешевлялась и ускорялась система за счёт уменьшения общего числа контактов и корпусов микросхем.

Изначально все выпускавшиеся микропроцессоры Intel 486 оснащались работающим сопроцессором, эти процессоры получили имя Intel486DX. Позже, в 1991 году, Intel решает выпустить процессоры с отключённым сопроцессором, и эти процессоры получили наименование Intel486SX. Системы построенные на этих процессорах могли оснащаться отдельным сопроцессором, например, Intel487SX или сопроцессором других производителей.

Построение вычислительной системы

Материнская плата на чипсете SIS (85C496 и 85C497) для процессоров класса i486

Первоначально системы на базе Intel 486 были оборудованы только 8- и/или 16-битными шинами ISA. Более поздние материнские платы совмещали в себе медленную шину ISA с высокоскоростной шиной VESA (или VLB — англ. Vesa Local Bus), предназначавшуюся прежде всего для видеоплат и контроллеров жесткого диска. Последние материнские платы для процессоров i486 были оборудованы шинами PCI и ISA, а иногда и VESA. Быстродействие шины ISA определялось множителями, а рабочая частота шин PCI, и VLB была равна частоте шины процессора i486 (хотя некоторые материнские платы имели множители также и для них).

Позже материнские платы для i486 обрели поддержку технологии Plug-and-Play, которая использовалась в Windows 95 и позволяющая компьютерам автоматически обнаруживать и настраивать устройства, устанавливаемые на компьютер, и устанавливать соответствующие драйверы.

Модели

Сводная таблица моделей процессоров Intel 486[6][7][8][9]
МодельКодовое имяIntel S-SpecТип корпусаТип процессорного разъёмаЧастота, МГцШина данных (внешняя), битНапряжение питания, вольтНормы литографии техпроцесса, мкмК-во транзисторовДата анонсаПримечание, отличие
Intel 486DX
Intel A80486DX-25P4SX328Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 132511 185 00010.04.1989Оригинальный процессор семейства i486. Кэш первого уровня 8 кБ.
Intel A80486DX-33P4SX329Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 132511 185 0007.05.1990
Intel A80486DX-33P4SX729Керамический корпусc PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 132511 185 0007.05.1990Лого DX на корпусе.
Intel A80486DX-33 (SL enhanced)P4SX810Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 132511 185 0007.05.1990Маркировка «&E» и лого DX на корпусе.
Intel A80486DX-50P4SX710Керамический корпус PGA-168Socket 2,
Socket 3
50 × 13250,81 185 00024.06.1991Лого DX на корпусе.
Intel 486DX2
Intel SB80486DX2-40P24SX809Пластиковый корпус PQFP-208На плате-адаптере20 × 2323,30,81 200 0003.03.1992На плате-адаптере.
Intel SB80486DX2-50P24SX920Пластиковый корпус PQFP-208На плате-адаптере25 × 2323,30,81 200 0003.03.1992На плате-адаптере.
Intel A80486DX2-50P24SX808Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 23250,81 200 0003.03.1992Не имел проблем DX-50 с шинами ISA 16 bit и VESA VL-Bus в связи с работой на частоте 25 МГц, но был на 3…15 % медленнее в реальных приложениях. В основной массе отпускался OEM-производителем систем. Также выпускался фирмой IBM с соответствующей маркировкой на корпусе, типа:
«COPYRIGHT INTEL '89 '92
1 MFG BY IBM
»
Intel A80486DX2-66P24SX807Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 23250,81 185 00010.08.1992
Intel A80486DX2-66P24SX955Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 23250,81 200 00010.08.1992Кэш процессора с «обратной записью» (write-back cache). Дополнительная маркировка на корпусе «&EW»: используется технология SL enhanced CPU.
Intel A80486DX2-66P24SX759Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 23250,81 200 00010.08.1992На керамическом корпусе интегрирован радиатор синего (производства фабрик на территории США) или чёрного (Малайзия) цвета.
Intel DX4
Intel A80486DX4-75P24CSX884Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 33230,61 600 0007.03.1994Дополнительная маркировка на корпусе «&EW»: используется технология SL enhanced CPU.
Intel FC80486DX4-75 MobileP24CSK052Пластиковый корпус PQFP-208На плате-адаптере25 × 33230,61 600 0007.03.1994Адаптер для мобильных систем
Intel FC80486DX4-75 Mobile ModuleP24CSX883Пластиковый корпусc PQFP-208На плате-адаптере25 × 33230,61 600 0007.03.1994Использовался в IBM Thinkpad 755
Intel A80486DX4-100P24CSX900Пластиковый корпус PQFP-208На плате-адаптере33 × 33230,61 600 0007.03.1994Адаптер для мобильных систем
Intel FC80486DX4-100 Mobile ModuleP24CSX883Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 33230,61 600 0007.03.1994Дополнительная маркировка на корпусе «&EW»: используется технология SL enhanced CPU.
Intel RapidCAD-1Н/ДSZ624Керамический корпус PGA-132i386/38733 × 332Н/ДН/Д1 600 0001991 годIntel RapidCad это специально упакованные Intel 486DX, без кэша и с заглушкой вместо FPU, стандартной для i386 цоколёвкой, предназначен для замены процессоров Intel 80386 и 80387 FPU.
Intel RapidCAD-2Н/ДSZ625Керамический корпус PGA-68i376/38733 × 332Н/ДН/Д1 600 0007.03.1994
Intel486SX
Intel A80486SX-20P23SX406Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
20 × 132511 185 0001.4.1991Подобен i486DX, но с отключённым математическим сопроцессором.
Intel A80486SX-25P23SX679Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 132511 185 0001.4.1991
Intel A80486SX-25P23SX903Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 132511 185 0001.4.1991
Intel KU80486SX-25P23SX406Пластиковый корпус PQFP-196 внутри PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 132511 185 0001.4.1991Разгон до 40 МГц
Intel A80486SX-33P23SX797Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
33 × 132511 185 0001.4.1991
Intel SB80486SX-33P23SX855Пластиковый корпусc PQFP-208На плате-адаптере33 × 132511 185 0001.4.1991
Intel A80486SX2-50P23SX845Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 23251900 0001.4.1991
Intel 486SX2-50/SA OEMP23SX845Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 23251900 0001.4.1991Интегрированный радиатор. Поставлялся, в основном, OEM-производителям.
Прочие, производства Intel
Intel 487SXP23N16.9.1991i486DX с изменённой цоколёвкой для использования как FPU в i486SX системах.
Intel 486 OverDriveP23T26.5.1992Предназначен для модернизации компьютеров с процессорами i486DX/SX.
Intel KU80486SL-25Н/ДSX709Керамический корпус PGA-168Socket 1,
Socket 2,
Socket 3
25 × 13250,81 400 0009.10.1992i486SX низкого энергопотребления, применялся главным образом в портативных компьютерах.
Intel 486DX SL-enhancedP4S21.6.1993i486DX с SL-технологией.
Intel 486SX SL-enhancedP23S21.6.1993i486SX с SL-технологией.
Intel 486DX2 SL-enhancedP24S21.6.1993i486DX2 с SL-технологией. Частота 50-66 МГц; напряжение питания 5 вольт.
Intel 486SX2???1994 годПодобен i486DX2, но с отключённым математическим сопроцессором.
Intel DX4P24C7.3.1994Имеет утроенную тактовую частоту по отношению к внешней шине, 75-100 МГц; напряжение питания 3,3 вольта.
Intel 486DX2 wbP24DОктябрь 1994i486DX2 с кэш-памятью типа write-back. Частота 50-66 МГц; напряжение питания 5 вольт.
Intel DX4 OverDrive PRP4TОктябрь 1994Предназначен для модернизации компьютеров с процессорами i486DX/SX.
Intel 486GX???25.3.1996i486SX для использования в портативных устройствах.
Pentium OverDrive 62.5/82.5 for 5V 486 /3.3V DX4P24TПредназначен для модернизации компьютеров с процессорами Intel DX4 на процессор Pentium с частотой 62,5 или 82,5 МГц.

С момента появления первого процессора Intel 486DX было выпущено множество других моделей семейства 486 с суффиксами SX, SL, DX2, DX4, GX. Они отличались функциональным предназначением и некоторыми технологическими параметрами (напряжение питания, тактовая частота, размер кэш-памяти, отсутствием или наличием сопроцессора и др.).

Процессоры 486DX2 имели коэффициент умножения 2 — то есть, например, при частоте системной шины 33 МГц рабочая частота самого процессора составляла 66 МГц. Позже появились процессоры Intel DX4 — однако коэффициент умножения у них был не 4, а 3. В результате введения множителей в широкий обиход впервые вошло такое понятие, как разгон (англ. overclocking) — повышение производительности процессора путём увеличения тактовой частоты шины или коэффициента умножения. Так, известно, что в России даже в открытую продажу поступали системы, в которых процессоры i486 работали на частотах до 160 МГц.

Конкурентные решения

Ко времени выпуска 486 Intel лишилась прав собственности на товарные знаки x86 и подобные наименования использовали множество производителей. Основной лозунг конкурентов Intel был «Практически то же что и у Intel, только за меньшие деньги».

486-совместимые процессоры производились и такими компаниями, как IBM, Texas Instruments, AMD, Cyrix, UMC и Chips and Technologies. Некоторые из них были почти точными копиями как по производительности, так и по техническим характеристикам, другие же, наоборот, отличались от оригинала.

Уже после ухода с массового рынка 486-х процессоров производства Intel компания AMD выпустила процессоры 486DX4-120 и Am5x86-133.

В мае 2006 года Intel заявила, что производство чипов 80486 прекратится в конце сентября 2007 года. И хотя для прикладных программ на персональных компьютерах этот чип уже долгое время являлся устаревшим, Intel продолжала производить его для использования во встраиваемых системах.

Примечания

  1. Intel cashes in ancient chips (англ.). Проверено 10 апреля 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
  2. Product Change Notification #106013 — 00
  3. P4 (486) Fourth-Generation Processors | Microprocessor Types and Specifications | InformIT
  4. A80486DX4-100 — cpu-world.com
  5. Intel «EMBEDDED Intel486 PROCESSOR FAMILY. DEVELOPER’S MANUAL» Order No: 273021-001
  6. Intel IT Galaxy -> К 40-летию первого микропроцессора Intel. Часть 1 Архивировано 7 сентября 2014 года.
  7. cpu-collection.de >> 486
  8. Коллекция процессоров (8086-80486) (недоступная ссылка). Проверено 18 сентября 2012. Архивировано 29 февраля 2012 года.
  9. Процессоры DX, DX2, DX4
  10. Сверху — AMD Am486DX2-50 в фирменном футляре с кэш-памятью в комплекте. Внизу — типичные представители 4-го поколения. По центру — серверные решения от Intel. Справа — шедшая в комплекте с Intel 486 OverDrive лопаточка для извлечения процессора из слота

Литература

  • Документация, выпущенная Intel:
    • Order No: 271329-002 «MILITARY Intel486 PROCESSOR FAMILY»
    • Order No: 272755-001 «Embedded Ultra-Low Power Intel486 GX Processor»
    • Order No: 272731-002 «Embedded Ultra-Low Power Intel486 SX Processor»
    • Order No: 272731-001 «Embedded Ultra-Low Power Intel486 SX Processor»
    • Order No: 271329-003 «MILITARY Intel486 PROCESSOR FAMILY»
    • Order No: 241199-002 «Intel486 Family of Microprocessors. Low Power Version. Data Sheet»
    • Order No: 273025-001 «EMBEDDED Intel486 PROCESSOR. HARDWARE REFERENCE MANUAL»
    • Order No: 273021-001 «EMBEDDED Intel486 PROCESSOR FAMILY. DEVELOPER’S MANUAL»
    • Order No: 272815-001 «Ultra-Low Power Intel486 SX PROCESSOR. EVALUATION BOARD MANUAL»
    • Order No: 272771-002 «Embedded Write-Back Enhanced IntelDX4 Processor»
    • Order No: 272771-001 «Embedded Write-Back Enhanced IntelDX4 Processor»
    • Order No: 272770-002 «Embedded IntelDX2 Processor»
    • Order No: 272770-001 «Embedded IntelDX2 Processor»
    • Order No: 272769-002 «Embedded Intel486 SX Processor»
    • Order No: 272769-001 «Embedded Intel486 SX Processor»
    • Order No: 272755-002 «Embedded Ultra-Low Power Intel486 GX Processor»
    • Order No: 240440-006 «Intel486DX MICROPROCESSOR»
  • В.Л. Григорьев. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование. — М: Гранал. — Т. Книга 1. Программная архитектура. — 346 с. ISBN 5-900676-01-3.
  • В.Л. Григорьев. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование. — М: Гранал. — Т. Книга 2-4. — 382 с. ISBN 5-900676-02-1.

Ссылки

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии