Intel 80486

Intel 486 (також відомий як i486, Intel 80486 або просто 486-ий) — 32-бітний скалярний x86-сумісний процесор четвертого покоління, побудований на гібридному CISC, -RISC ядрі, і випущений фірмою Intel 10 квітня 1989 року. Цей мікропроцесор є вдосконаленою версією процесора Intel 80386. Уперше він був продемонстрований на виставці Comdex Fall, восени 1989 року. Це був перший мікропроцесор зі вбудованим математичним співпроцесором (FPU). Застосовувався, переважно, в настільних ПК, у високопродуктивних робочих станціях, в серверах і портативних ПК (ноутбуки і лептопи).

Intel 80486
Мікропроцесор Intel 80486
Роки виробництва: з 10 квітня 1989 по вересень 2007[1]
Розробник: Intel
Виробник(и): Intel, IBM і Advanced Micro Devices
Макс. частота CPU: 16 МГц – 150 МГц
Техпроцес: 600 нм – 1000 нм
Набір команд: x86
Ядра: 1
Роз'єм(и):

У травні 2006 року Intel заявила, що виробництво чипів 80486 припиниться в кінці вересня 2007 року. І хоча для прикладних програм на персональних комп'ютерах цей чип до того часу вже давно застарів, Intel продовжувала виробляти його для використання у вбудовуваних системах.

Опис
Кристал мікропроцесора Intel 80486DX2
Розміщення кристала в корпусі мікропроцесора

Технічні характеристики
  • Дата анонсу першої моделі: 10 квітня 1989
  • Розрядність регістрів: 32 біт
  • Розрядність зовнішніх шин даних і адреси: 32 біт
  • Максимальний обсяг віртуальної пам'яті, що адресується: 64 терабайт (246)[2][3]
  • Максимальний обсяг сегмента: 4 Гбайт
  • Обсяг фізичної адресної пам'яті: 4 Гбайт
  • Кеш L1: 8 Кбайт, DX4 — 16 Кбайт
  • Кеш L2: на материнській платі (на частоті FSB)
  • FPU: на кристалі (неактивний у SX)
  • Тактові частота процесора, МГц: 16-150
  • Тактові частота FSB, МГц: 16-50
  • Напруга живлення: 5-3,3 В
  • Кількість транзисторів: 1185000, SX2 — 0,9 млн, SL — 1,4 млн, DX4 — 1,6 млн.
  • Техпроцес, нм: 1000, 800 і 600 для DX4
  • Площа кристала: 81 мм² для 1185000 транзисторів і технології 1000 нм, 67 мм² для 1185000 транзисторів і 800 нм технології, 76 мм² для DX4
  • Роз'єм: гніздо типу Socket
  • Корпус: 168- і 169-контактний керамічний PGA, 132- і 208-контактний пластиковий PQFP
  • Інструкції: x86 (150 інструкцій, не рахуючи модифікацій)

Процесор мав 32-бітні шини адреси і даних. Це вимагало наявності пам'яті у вигляді чотирьох 30-контактних або одного 72-контактного модуля SIMM.

Кеш процесора

Intel486 мав розташовану на кристалі кеш-пам'ять об'ємом 8 Кбайт, пізніше — 16 Кбайт, що працює на частоті ядра. Наявність кешу дозволило істотно збільшити швидкість виконання операцій мікропроцесором. Спочатку кеш Intel486 працював за принципом наскрізного запису (англ. write-through, WT), але пізніше, в рамках сімейства Intel486, були випущені моделі з внутрішнім кешем, працює за принципом зворотнього запису (англ. write-back, WB). Процесор міг використовувати і зовнішній кеш, швидкість читання-запису якого, однак, була помітно нижче ніж у внутрішнього кешу. При цьому внутрішній кеш стали називати кешем першого рівня (Level 1 Cache), а зовнішній кеш, розташований на материнській платі, кешем другого рівня (Level 2 Cache). Кеш мав 4-канальну набірно-асоціативну архітектуру і працював на рівні фізичних адрес пам'яті.

Однак, в результаті використання інтегрованої кеш-пам'яті, істотно зросла кількість транзисторів у процесорі і, як наслідок, збільшилася площа кристала. Збільшення кількості транзисторів призвело до істотного збільшення тепла, що розсіюється. У середньому, розсіювана потужність збільшилася в 2 рази, в порівнянні з аналогічними моделями серії Intel 386. Багато в чому цьому сприяла інтеграція кеш-пам'яті, хоча були й інші фактори, але вони не настільки істотні. З цієї причини процесори Intel486 старших моделей вже вимагали примусового (активного) охолодження.

Математичний співпроцесор

В Intel 486 був використаний вбудований математичний співпроцесор (англ. Floating Point Unit, FPU). Взагалі, це був перший мікропроцесор сімейства x86 з вбудованим FPU. Вбудований FPU був програмно сумісний з мікросхемою Intel 80387 — математичним співпроцесором, що застосовувався в системах з процесором Intel 386. Завдяки використанню вбудованого співпроцесора здешевлюється процесор, швидкість зростає за рахунок зменшення загального числа контактів і корпусів мікросхем.

Спочатку всі мікропроцесори Intel486 оснащувалися робочим співпроцесором, ці процесори отримали ім'я Intel 486DX. Пізніше, в 1991 році, Intel вирішує випустити процесори з наявним, але від'єднаним співпроцесором, і ці процесори одержали найменування Intel 486SX. Системи побудовані на цих процесорах могли оснащуватися окремим співпроцесором, наприклад, Intel 487SX або співпроцесором інших виробників.

Конвеєрна обробка інструкцій

В Intel486 був вдосконалений механізм виконання інструкцій в кілька етапів. Конвеєр процесорів серії Intel 486 складався з 5 ступенів: вибірка інструкції, декодування інструкції, декодування адрес операндів інструкції, виконання команди, запис результату виконання інструкції. Використання конвеєра дозволило під час виконання однієї інструкції виробляти підготовчі операції над іншою інструкцією. Це в значній мірі дозволило збільшити продуктивність процесора.

Регістри та інструкції

У процесорі є той же набір інструкцій, що і в Intel 386, до якого було додано декілька додаткових регістрів, а саме, три 32-бітових тестових регістра (TR5, TR4, TR3). Також були додані нові прапори в регістрі прапорів (EFLAGS) та в інших контрольних регістрах (CR0, CR3).

Внаслідок включення співпроцесора в кристал процесора, в Intel 486 можна звертатися і до регістрів FPU: регістри даних, регістр тегів, регістр стану, покажчики команд і даних FPU, регістр керування FPU.

Набір інструкцій не зазнав істотних змін, але були додані додаткові інструкції для роботи з внутрішньої кеш-пам'яттю (INVD, INVLPG, WBINVD), одна інструкція (BSWAP) для забезпечення сумісності з процесорами Motorola, дві інструкції для атомарних операцій з пам'яттю: CMPXCHG (для порівняння з обміном — нове значення записувалося тільки якщо старе збігалося із заданим, старе запам'ятовувалося) і XADD (інструкція для складання двох операндів з приміщенням результату в другому операнді, а не в першому, як у ADD). Інструкція CPUID дозволяла вперше в сімействі x86 безпосередньо отримати детальну інформацію про версію і властивості процесора. Крім цього, до набору інструкцій додалося 75 інструкцій FPU.

Довжина черги інструкцій була збільшена до 32 байт.

Моделі

З моменту появи першого процесора Intel 486DX було випущено безліч інших моделей сімейства 486 з суфіксами SX, SL, DX2, DX4, GX. Вони відрізнялися функціональним призначенням і деякими технологічними параметрами (напруга живлення, тактова частота, розмір кеш-пам'яті, відсутністю або наявністю співпроцесора та інше), але всі були побудовані на одній архітектурі.

Примітки
  1. Intel cashes in ancient chips (англійською). Архів оригіналу за 22 серпня 2011. Процитовано 10 квітня 2010.
  2. P4 (486) Fourth-Generation Processors: Microprocessor Types and Specifications. InformIT.
  3. A80486DX4-100. cpu-world.com.

Див. також

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.