วิวัฒนาการของโปรเซสเซอร์ Intel x86 ในยุค 80: 286, 386 และ 486

วันนี้เราต้องการตรวจสอบช่วงเวลาที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดช่วงหนึ่งในประวัติศาสตร์ผ่าน วิวัฒนาการของโปรเซสเซอร์ Intel x86 ในยุคแปด ช่วงเวลาแห่งการเปลี่ยนแปลงสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

โปรเซสเซอร์เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่น่าสนใจที่สุดของพีซีเนื่องจากความสำคัญประวัติและวิวัฒนาการ จากทั้งหมดนั้นมีเพียงไม่กี่ บริษัท ที่มีส่วนร่วมในทุกจุดที่อ้างถึงมากกว่ายักษ์สีน้ำเงินของเซมิคอนดักเตอร์ Intel เป็นผู้สนับสนุนอย่างต่อเนื่องตลอดชีวิตของชิ้นนี้

ดัชนีเนื้อหา

วิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องเจ็ดปี

ช่วงเวลาที่เราต้องการครอบคลุมในวันที่ข้อความนี้ตั้งแต่ปี 1982 จนถึงสิ้นยุคแปด ในช่วงเวลานั้นโปรเซสเซอร์ที่ใช้สถาปัตยกรรม x86 นั้นเป็นหนึ่งในการพัฒนาที่เร็วและน่าทึ่งที่สุดในประวัติศาสตร์ของการคำนวณสมัยใหม่และวางรากฐานบางอย่างสำหรับวิธีที่เราเข้าใจเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านในปัจจุบัน

ภาพ: Flickr; Pauli Rautakorpi

เราจะพูดคุยเกี่ยวกับ Intel 80286 และการนำไปใช้ใน IBM PC / AT, Intel 80386 และการเพิ่มขึ้นของ PC clones ผ่าน Compaq รวมถึงการเปิดตัวและการพัฒนาของ Intel 80486 และพื้นฐานของสิ่งที่จะกลายเป็น Pentium ในภายหลัง ทัวร์ทั่วไปเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของการคำนวณ

Intel 80286 (1982)

ภาพ: Flickr; Henry Mühlpfordt

Intel 80286 (หรือเรียกอีกอย่างว่า iAPX 286 หรือ i286) เป็นผู้สืบทอดโดยตรงต่อโปรเซสเซอร์ Intel 80186 และ 80188 ทั้งหมดเป็นของโปรเซสเซอร์ตระกูล x86 และเป็นซีพียูที่เป็นตัวเลือกสำหรับพีซีในบ้านที่ผลิตโดย IBM จากการเปิดตัวไปยัง รวมถึงความสัมพันธ์ที่ต่อเนื่องระหว่าง Intel และ IBM

สเปคของ x86 บางตัว

i286 เป็นก้าวกระโดดที่สำคัญ ในสเป็คจากการทำซ้ำก่อนหน้าของโปรเซสเซอร์ x86 สถาปัตยกรรม P2 ใช้บัสข้อมูล 16 บิต (ดังนั้นการแบ่งประเภทตัวประมวลผล) และบัสแอดเดรสคือ 24 บิตซึ่งเป็นวิวัฒนาการที่ชัดเจนจากต้นฉบับ 80086 ในขณะที่ความถี่ของพวกเขาอยู่ในช่วงจาก 4 MHz ถึง 25 MHz ในการแก้ไขล่าสุด

สถาปัตยกรรม P2 ภาพ: วิกิมีเดียคอมมอนส์

ไฮไลท์รวมถึง การปรับปรุงในการดำเนินการคำสั่งต่อรอบนาฬิกา และการรวมชุดคำสั่งใหม่ที่ลดเวลาที่จำเป็นในการปฏิบัติงานบางอย่าง บางคนต้องการเวลานาฬิกาน้อยกว่าสองเท่าจึงจะเสร็จสมบูรณ์

ขั้นตอนแรกในการทำงานมัลติทาสก์ใน x86 แรก

i286 นั้นโดดเด่นด้วยการใช้งาน สองโหมดของการดำเนินงานที่ มีไว้สำหรับการใช้งานมัลติทาสกิ้งเรากำลังพูดถึง โหมดป้องกัน และ โหมดจริง

โหมดจริง (โหมดที่อยู่จริง) เป็นโหมดที่มีผลบังคับใช้โดยค่าเริ่มต้นในโปรเซสเซอร์ รักษาความเข้ากันได้ย้อนหลังกับโปรเซสเซอร์ตระกูล x86 รุ่นก่อนหน้าและให้คุณสมบัติ การเข้าถึงซอฟต์แวร์โดยตรงกับ BIOS ระบบ ด้วยความเข้ากันได้แบบย้อนหลังนี้โปรเซสเซอร์ i286 จึงสามารถใช้ซอฟต์แวร์ทั้งหมดที่พัฒนาขึ้นสำหรับรุ่นก่อนของพวกเขาทำให้พวกเขาเป็นโปรเซสเซอร์ที่หลากหลายมาก เราเน้นว่ามันเป็นวิธีที่ ระบบ ปฏิบัติการ MS-DOS และ Microsoft Windows รุ่นแรกทำงาน

ในทางกลับกัน โหมดที่ได้รับการป้องกัน ทำให้โปรเซสเซอร์มีความสามารถในการทำงานหลายอย่างด้วยความสามารถในการสลับสองกระบวนการที่แตกต่างกันได้อย่างรวดเร็ว ชื่อของมันมาจากการ เข้าถึงคำสั่งของอุปกรณ์อย่าง จำกัด โดยโปรแกรม (รูปของ หัวหน้างาน) เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งเมื่อใช้ร่วมกัน; โชคไม่ดีที่ความสามารถนี้เข้ากันได้กับซอฟต์แวร์ส่วนใหญ่ซึ่งรวมถึง MS-DOS ด้วย

เปิดตัวโดย IBM

i286 วางจำหน่ายบน พีซี / AT รุ่นที่สามของไอบีเอ็ม ความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของระบบของ บริษัท ในนิวยอร์กทำให้ยอดขายของไมโครโปรเซสเซอร์และการจัดตั้งโมเดล AT เป็น มาตรฐานในการคำนวณที่บ้าน ช่วยให้การสร้างซอฟต์แวร์เข้ากันได้กับสถาปัตยกรรมของ Intel

คอมพิวเตอร์ IBM PC / AT ภาพ: วิกิมีเดียคอมมอนส์; MBlair Martin

ตามปกติในขณะนั้น Intel ไม่ใช่ผู้ผลิตรายเดียว บริษัท อย่าง ไอบีเอ็ม เองหรือ เอเอ็มดี ในปัจจุบันผลิตแบบจำลองที่คล้ายกันและเข้ากันได้ในบางกรณี (เช่นของ แฮร์ริสคอร์ปอเรชั่น หรือเอเอ็มดีเอง) ซึ่งเกินกว่าความเร็วของรุ่นดั้งเดิมที่พัฒนาโดย Intel

เราขอแนะนำให้คุณ Intel ยุติการควบคุม Thunderbolt 3 รุ่นแรก

Intel 80386 (1985)

ภาพ: Flickr; contri

หลังจากการเปิดตัว Intel 80286 จะมารีวิว, Intel 80386 (หรือ i386) โปรเซสเซอร์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติที่นำเสนอใน i286 เพิ่มโหมดการทำงานใหม่และคุณสมบัติใหม่มากมายในสถาปัตยกรรม x86 นี่คือความก้าวหน้าที่จะวางรากฐานสำหรับโปรเซสเซอร์รุ่นต่อไปอย่างน้อยก็จนกว่าจะมีลักษณะของชิป P6

"โคลน" ของ Intel และ IBM

i286 ดั้งเดิมเป็นโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อการ ผลิตที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ ไม่นานหลังจากเปิดตัวครั้งแรกและเนื่องจากความสำเร็จผู้ผลิตที่เหลือก็เริ่มผลิตและจำหน่ายรุ่นของตัวเอง บางส่วนของพวกเขามี การปรับปรุงอย่าง มี นัยสำคัญ มากกว่าเดิมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความถี่ถึง

เมื่อเปิดตัว i386 โปรเซสเซอร์ที่มีราคาแพงในการผลิตและการนำไปใช้งาน บางทีนั่นอาจเป็นเหตุผลว่าทำไม IBM ถึงไม่เริ่มใช้จนถึงปี 1987 ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ บริษัท Compaq (ซึ่งรู้จักกันดีในเรื่องราคาที่สามารถใช้งานร่วมกับ IBM ได้) ใช้ประโยชน์จากการเปิดตัว Compaq Portable 386 / III ออกสู่ตลาดและเป็นผู้นำ พีซี IBM ยุคทองของการโคลนนิ่ง จากคอมพิวเตอร์ของ บริษัท ในอเมริกาเหนือจะเริ่มขึ้น

Compaq PC เป็นหนึ่งใน บริษัท แรก ๆ ที่ทำให้พีซีเข้ากันได้กับ IBM PC รูปภาพ Wikimedia Commons; ทิเชียนการุตี

Intel ก็ไม่ได้รับการลงโทษ จาก บริษัท อื่น นั่นคือเหตุผลที่ i386 ไม่ได้รับอนุญาตให้ผลิตนอกโรงงานของ บริษัท Mountain View อย่างไรก็ตาม บริษัท เช่น AMD และ Texas Instruments ยังคงพัฒนาโปรเซสเซอร์ที่ใช้ i286 ได้เร็วขึ้นและราคาไม่แพงมากขึ้น เพื่อต่อสู้กับพวกเขา Intel ได้พัฒนา i386SX ซึ่งเป็นรุ่นดั้งเดิมของ i386 ราคาไม่แพงซึ่งมีความคล้ายคลึงกับ i286 และง่ายกว่าและราคาถูกกว่าในการผลิต กลยุทธ์ดังกล่าวจะมีผลจนถึงต้นปี 1990 เมื่อรุ่นดั้งเดิมของ i386 เริ่มปรากฏจาก AMD ด้วย Am386 และ Cyrix ด้วย Cx486 ของพวกเขา

โปรเซสเซอร์ P3 อันทรงพลัง

แม้ว่ามันจะไม่เป็นเช่นนั้นกระโดดเร็วในแง่ของความเร็วเป็น i286, i386 เป็นล่วงหน้าที่สำคัญสำหรับโปรเซสเซอร์ x86 ความถี่เพิ่มขึ้นอย่างมากเป็น 12 MHz ในรุ่นแรกถึง 40 MHz ในรุ่นถัดไป ดาต้าบัสก็เพิ่มเป็น 32- บิตและแอดเดรสบัสก็เพิ่มขึ้นเป็น 32- บิตเช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญสำหรับการดำเนินการของคำสั่งและ ชุดคำสั่ง IA-32 ก็ปรากฏขึ้น

สถาปัตยกรรม P3 ภาพ: วิกิมีเดียคอมมอนส์

เนื่องจาก IA-32 ความเข้ากันได้กับซอฟต์แวร์ i286 นั้นมี จำกัด แต่การใช้งานจะวางรากฐานสำหรับสถาปัตยกรรม x86 ในอีก 20 ปีข้างหน้าและจะมีผลต่อชุดคำสั่ง x86-64 (Intel 64 สำหรับ Intel) ที่เราใช้ใน อุปกรณ์ที่ใช้ในครัวเรือนในปัจจุบัน

ในทางตรงกันข้ามโปรเซสเซอร์ i386SX ทำงานกับ บัส ข้อมูล 16 บิต และ บัส แอดเดรส 24 บิตทำให้ช้าลงเช่นเดียวกับรุ่นก่อนแม้ว่ามันจะยังคงรักษาการออกแบบภายในของชิปซึ่งนับ พร้อมการปรับปรุงที่สำคัญอื่น ๆ

โหมดใหม่ปัญหาเดียวกันใน x86

จุดเด่นอีกประการของ i386 คือการนำไปใช้งานในโหมดการทำงานที่แตกต่างกันอีกครั้ง โหมดจริงและโหมดที่ได้รับการป้องกันปรากฏขึ้นอีกครั้งด้วยเหตุผลด้านความเข้ากันได้ แต่โหมดที่ได้รับการป้องกันของตัวเองทำให้ปรากฏตัวพร้อมกับคุณสมบัติใหม่ที่สำคัญเช่นการลบเซกเมนต์หรือการจำลองเสมือนของเซสชันจำนวนมาก

แต่น่าเสียดายที่การใช้งานที่ไม่ดียังคงเป็นแรงผลักดันหลักในการพัฒนาเหล่านี้ มันยังคงเป็นตัว จำกัด ที่สำคัญของความสามารถของโปรเซสเซอร์เหล่านี้จนกระทั่งการเกิดขึ้นของระบบปฏิบัติการขั้นสูง

เราขอแนะนำให้คุณทบทวน Corsair One PRO ในภาษาสเปน (การวิเคราะห์เต็มรูปแบบ)

Intel 80486 (1989)

หลังจากประสบความสำเร็จอย่างปฏิเสธไม่ได้ของ i386 Intel ได้พัฒนาโปรเซสเซอร์ x86 รุ่นต่อไปโดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงสิ่งที่ประสบความสำเร็จด้วย i386 นี่คือวิธีที่โปรเซสเซอร์ P4 ซึ่งเป็นที่รู้จักทั่วโลกในชื่อ Intel 80486 หรือ i486 ที่จะเกิดขึ้น

ตัวประมวลผลร่วม 387 และ i486SX

โปรเซสเซอร์ i486 นั้นคล้ายกับรุ่นก่อน ๆ ของพวกเขาภายในยกเว้นการรวมตัวประมวลผลร่วม 387 ตัว ชิปนี้รวมถึงหน่วยจุดลอยตัวและแคชแบบครบวงจรภายในวงจรจากโปรเซสเซอร์ชิปเสาหินจะกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น มิเช่นนั้นก็ยังเป็นตัวประมวลผลแบบ 32 บิตบนดาต้าบัสและบัสแอดเดรสและการปรับปรุงที่เหลือก็หมุนไปรอบ ๆ เพื่อปรับชุดคำสั่งให้เหมาะสมหรือเพิ่มความถี่มากกว่าปัจจัยอื่น ๆ

สถาปัตยกรรม P4 ภาพ: วิกิมีเดียคอมมอนส์

อย่างไรก็ตามมีตัวแปรของ i486 คือ i486SX ซึ่งจ่ายให้กับตัวประมวลผลร่วมเพื่อลดต้นทุน i486SX ไม่ได้มีขนาดบัสที่แตกต่างจากของจริง (อย่างน้อยก็โดย Intel) ดังนั้นจึงเป็นชิปที่ได้รับความนิยมอย่างมากในราคาที่ต่ำกว่า

ความหลงใหลที่มีความถี่สูง

สิ่งที่ i486 ทำคือเริ่มมีไข้ MHz ในโปรเซสเซอร์ Intel แนะนำด้วยการรวมหน่วยความจำแคชในตัวการทำซ้ำความถี่ภายในของนาฬิกาชื่อของมันคือ Intel OverDrive ผ่านโปรเซสเซอร์ i486 สามารถทำงานได้สองครั้ง (และสามเท่าภายหลัง) ความถี่ของพวกเขาสำหรับการทำตามคำสั่งให้สมบูรณ์

โปรเซสเซอร์ตัวแรกที่มีคุณสมบัติเหล่านี้คือ i486DX2 ซึ่งเพิ่มความเร็วนาฬิกาเป็นสองเท่าจาก 25 MHz ถึง 50 MHz การทำซ้ำครั้งล่าสุดของประเภทนี้คือ i486DX4 ซึ่งเพิ่มความถี่เป็น 100 MHz ถึงสามเท่า มาจาก AMD ด้วย Am5x86-P75 + ที่ถึง 150 MHz

โปรเซสเซอร์ที่รองรับป้อนและขยายบน x86 อีกครั้ง

ความคล้ายคลึงกันระหว่างสถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์ i486 และ i386 ทำให้ผู้ผลิตโปรเซสเซอร์ที่เข้ากันได้กับ i486 ง่ายขึ้น หลังจากที่ใบอนุญาตหายไปพร้อมกับการเปิดตัว i386 ประชาชนก็เริ่มเรียกพวกเขาว่า "โคลนนิ่ง" อย่างแพร่หลาย แม้ว่าคำนี้จะใช้เฉพาะกับที่เหมือนกัน (ภายใน) กับต้นฉบับ

โปรเซสเซอร์ที่ได้มาจากแบรนด์อื่น ๆ ของ Intel 80486 ภาพ: MCbx Computer Collection

หนึ่งในผู้ผลิตโปรเซสเซอร์ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดของ เอเอ็มดี ถึงแม้จะผ่านมา (ตามที่เราได้กล่าวไว้แล้ว) ในการเปิดตัวรุ่นที่ทรงพลังกว่าสายพันธุ์ของ Intel แม้ว่าทรัพย์สินที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในตลาดยังคงเป็นราคาที่เหมาะสมที่สุด นั่นเป็นสาย Cyrix ซึ่งเป็นผลมาจากวิศวกรรมย้อนกลับของโปรเซสเซอร์ Intel โปรเซสเซอร์ของพวกเขาไม่ทำงานเหมือนกันดังนั้นพวกเขาจึงพึ่งพาราคาที่เหมาะสม

ชื่อที่น่าสนใจอื่น ๆ อาจเป็น IBM หรือ Texas Instruments แม้ว่าสถานะของพวกเขาจะแข็งแกร่งน้อยกว่าในขั้นตอนก่อนหน้าของโปรเซสเซอร์ตระกูล x86

คำสุดท้ายเกี่ยวกับโปรเซสเซอร์ x86

โปรเซสเซอร์ตระกูล x86 ประสบกับการเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่งที่สุดในประวัติศาสตร์ในช่วงเวลานี้ ไม่น่าแปลกใจที่รากฐานถูกวางสำหรับองค์ประกอบหลายอย่างที่จะมากับเราหลายปีหลังจากที่พวกเขามาถึงจุดสว่างในรุ่นนี้

เราขอแนะนำให้อ่านคู่มือของเราเกี่ยวกับ เมนบอร์ดที่ดีที่สุด

ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันเป็นช่วงเวลาที่สวยที่สุดแห่งหนึ่งของการคำนวณสมัยใหม่และขั้นตอนแรกของการคำนวณที่บ้านที่เรารู้จักกันในทุกวันนี้ หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับส่วนประกอบนี้เราขอเชิญคุณอ่านบทความของเราเกี่ยวกับการก้าวกระโดดจาก Intel Pentium 4 ถึง Intel Core