Процесор Intel 386
Процесор 80386 випускався досить довгий час в самих різних модифікаціях. Перша версія процесора мала тактову частоту 16 МГц, виконуючи від 5 до 6 млн. Операцій в секунду. У 1987 р тактова частота збільшилася до 20 МГц (від 6 до 7 млн. Операцій в секунду). Планка в 25 МГц була взята в 1988 г. (8,5 млн. Операцій в секунду). Подальше вдосконалення технології дозволило в 1989 р досягти частоти в 33 МГц (11,4 млн. Операцій в секунду).
Кількість транзисторів в процесорі 80386 досягло рекордної для того часу величини - 275 000 (спочатку використовувалася технологія 1,5 мкм, а в подальшому - 1 мкм).
За допомогою нового процесора стало можливим адресувати 4 Гбайт пам'яті, а розміри віртуальної пам'яті досягли 64 Тбайт (терабайт). У 1985 р такі можливості були просто приголомшливі, але подивіться на свій персональний комп'ютер - сьогодні вінчестер в 4 Гбайт явно замалий для мультимедійних застосувань!
Процесор 80386 випускався не тільки корпорацією Intel, але і багатьма іншими фірмами в самих різних модифікаціях. Наприклад, найбільш популярним варіантом корпусу став пластмасовий з планарних висновками, які припаювалися до материнської плати, Що допускало зміни процесора. А комп'ютери з таким типом процесора, які до сих пір з успіхом використовуються, мають тактові частоти 33 і 40 МГц. Зауважимо, що для промислових комп'ютерів навіть зараз випускаються не тільки процесори 386, але і 16-розрядні 8088 і 80286.
Незважаючи на ретельність опрацювання конструкції, на превеликий жаль, в перших версіях процесора Intel 386 містилася помилка, яка стосується виконання 32-розрядних арифметичних операцій. Тому на корпусу процесорів, які неправильно функціонують в 32-розрядному режимі, нанесено маркування "16 bit operations only". To є такі процесори можуть правильно виконувати тільки програми, що працюють в 16-розрядному режимі, а, наприклад, встановити Windows 95 на комп'ютер з таким процесором не вдасться.
Так як багато можливостей Intel 386 досить довгий час були не затребувані широким колом користувачів, то для зменшення ціни на комп'ютери в 1988 р був випущений процесор, який маркірувався суфіксом SX. Процесор Intel 386SX, як і 8088, що мав скороченою в два рази шиною даних, а для адресації осередків пам'яті використовувалося всього 24 розряду замість 32-х. Після виходу Intel 386SX полноразрядние варіанти стали носити назву Intel 386DX.
Для портативних комп'ютерів в 1990 був випущений процесор Intel 386SL. Він повністю повторював основні технічні характеристики Intel 386SX. Для цілей енергозбереження використовувалися технічні рішення, які дозволяли відключати невикористовувані внутрішні блоки. Крім того, в архітектуру процесора включили кеш-пам'ять і засоби управління пам'яттю. Кількість транзисторів в процесорі збільшилася до 855 000 (технологія 1 мкм).

Комп'ютер PS / 2

Напруження конкурентної боротьби змусив розробників IВМ в кінцевому рахунку відмовитися від принципу "відкритої архітектури". Нове сімейство моделей ПК IВМ отримало назву РS / 2 (Рersonal System 2 - "персональна система / 2"). Вона абсолютно несумісна з першим поколінням на апаратному рівні, але зберігає сумісність на рівні програмного забезпечення. У моделі РS / 2 фірма IВМ заявила про свій перехід на нову шинну архітектуру - мікроканальную (Мiсrо Сhannel Аrchitecture, МСА). Це дозволило відгородитися від сторонніх виробників, але обмежило споживачів у виборі: всі додаткові пристрої для цих ПК випускає тільки сама IВМ; інші фірми її практично не підтримують.

Перші моделі сімейства РS / 2 використовували мікропроцесор Intel 80286 і фактично копіювали ПК АТ, але на базі іншої архітектури. Потім IВМ початку використовувати мікропроцесор Intel 80386 і навіть Intel 80486.

Комп'ютер ПК 386

Нова модель ПК на базі черговому покоління мікропроцесорів Intel 80386 (ПК 386) била вперше розроблена вже не IВМ, а фірмою Соmpaq. Цей ПК може працювати в реально багатозадачному і многопользовательском режимі. З деяким запізненням IВМ випустила комп'ютер такого класу як нову модель сімейства РS / 2.

В справою, надії фірми IВМ, які покладалися на концепцію нової архітектури РS / 2 - так звану мікроканальную (до речі, дійсно більш прогресивну в сенсі швидкості обміну даними), - поки комерційно зазнали краху. Користувачі-неспеціалісти виявилися практичніше професіоналів і не захотіли купувати ПК, нова конструкція яких не підтримана іншими виробниками додаткових пристроїв.

Саме внаслідок цього не будемо зупинятися тут на особливостях мікроканальной архітектури ПК другого покоління.

Інші виробники (в їх числі такі гіганти, як Соmpaq, Zenith, АSТ, Арricot і ін.) Розробили моделі ПК 386 на основі використання колишньої архітектури. З цього моменту фірма IВМ, що породила ПК як ідеологію, перестала бути його самим популярним виробником. Сотні фірм в десятках країн світу виробляють моделі клону IBМ, включаючи модель з мікропроцесором Intel 80386, причому ці моделі розкуповуються чи не охочіше, ніж РS / 2 фірми IВМ. Перше місце серед різних варіантів моделі ПК 386 (дані 1989 року) займає мікрокомп'ютер Соmраq DeskPro / 386.

Глава 1 «Чому саме 386 ПК?»

Раніше я думав, що Pentium 1 - найстаріший ПК, до якого були тільки величезні ЕОМ розміром з шафу. Гуляючи по радіоринком і зайшовши в комп'ютерну крамницю, дізнався, що були 486-е. Загорівся покупкою «четвірки». Через півроку я натрапив на цей прекрасний сайт і поринув у вивчення музею, в якому представлені 386-е, 206-е і 086-е ПК. Було прийнято рішення зібрати 386 ПК, так як він найстаріший з IBM-AT. XT (286) купувати не хотілося, тому що він дуже повільний, однозадачний і найголовніше, важко знайти клавіатуру з контролером. Але зараз не про це.
Чому я захотів зібрати собі комп'ютер саме на базі 386 процесора?
Я завжди захоплювався іграми Dendy, Sega. Поступово почав знаходити аналоги Сеговскіх ігор під DOS. На сучасних ПК, навіть на моєму Pentium 1 вони йдуть дуже швидко, гра «Поле чудес» явний тому приклад. Став шукати вирішення проблеми. На багатьох форумах писали, що для нормальної роботи ігор потрібно знайти дуже старий комп'ютер, Старіше Pentium 1. Тоді я і задумався, що ж це за звір такий? Начитавшись форуму, зрозумів, що найоптимальнішим для моїх ігрових потреб потрібен саме 386 ПК.

Глава 2 «Як купував і збирав ПК»

Було це на початку 2009 року. Як завжди, в суботу я відправився на радіоринок. Зайшовши в комп'ютерну крамницю, питаю:
- Чи є ПК на базі 386 процесора?
- Повинні бути. Зверніться до Андрія.
Звернувся до Андрія. Через п'ять хвилин з-під прилавка була витягнута материнська плата з мобільним процесором AMD 386SX-40

І два кульки планок пам'яті (SIMM 30 pin). Подивився Андрюша на кульки і каже:
- Цей з хорошою пам'яттю, а цей з битою. Тримай 4 планки по 1 МБ з хорошого кулька.
Я кажу:
- Мені потрібен вінчестер, звукова карта.
- Зараз знайдемо.
Порившись ще кілька хвилин на прилавку з'явилися: вінчестер на 160 МБ, мультикарта і звукова карта.

У Вас корпус для ПК є?
- Ні. БП потрібен?
- Так, потрібен.
- З вас 200 рублів.
Після перевірки комп'ютера я, розплатившись, пішов дуже задоволений своєю покупкою.
Залишилося дістати DIN клавіатуру E5XKBM10140

Найменування клавіатури

І COM мишку EW4ESM-S3101 фірми Mitsumi.

У викладача в коледжі, в якому я навчався, багато старих ПК. У нього була куплена клавіатура E5XKBM10140 за 100 рублів, миша EW4ESM-S3101 подарована. Килимок для кульковою мишки подарувала родичка.
Наступної суботи я приступив до збірки. Все, крім вінчестера, запустилось. Довго намагався реанімувати HDD, але нічого не вийшло. Довелося купити новий. Взяв Caviar 2635 на 639,9 МБ.

Нарешті вінчестер визначився в системі! Користуватися комп'ютером було жахливо незручно (корпусу не було, замість монітора РК телевізор). Тому продовжив пошуки монітора і корпусу. Вирушив у неділю в магазин старих комп'ютерів, де був знайдений CD-ROM LG GCR-8523B

За 50 рублів і монітор 14 "за 20 рублів. При перевірці у нього запищав рядковий трансформатор. Обіцяли полагодити за 700 рублів.
Через тиждень приходжу в магазин з приводу монітора, кажуть, що не збираються лагодити його. Не став я з ремонтниками лаятися, розвернувся і пішов.
З приводу корпусу і монітора вирішив дізнатися у заступника директора коледжу. Він з великим задоволенням віддав мені останній горизонтальний корпус з умовою, що всі нутрощі залишаться у нього. Швиденько розібравши системник, поцупив корпус. Цілий вечір збирав ПК, користуватися стало набагато зручніше.
Ще два місяці я ходив до заступника директора, так як йому було ніколи сходити в підвал за монітором. Нарешті мені вручили монітор SAMSUNG SincMaster 3NE зі словами «забирай, повинен бути робочим». Забрав. Із завмиранням серця підключив монітор до ПК, прийшовши додому. Про чудо! Він заробив!
На одній з пар в університеті викладач поліз в шафу за книжкою. Із шафи випала дискета 5,25 '. Я підняв дискету, поки він шукав книгу. На перерві попросив дозволу забрати дискету. Із шафи були вилучені дві коробочки і урочисто вручені мені.
Так як дисковода 5,25 "у мене не було, я відправився на радіоринок за ним. Був куплений за 50 рублів здвоєний (3,5 'та 5,25' в одному корпусі). Також купив співпроцесор з частотою 40МГц 1990 роки за 50 рублів.

сопроцессор

На додаток до всього подарували захисний екран для монітора.
Тепер комп'ютер був повністю зібраний, але його довелося розібрати для припаювання роз'єму під батарейку. Після остаточного складання з батарейкою чудово збереглися настройки біоса.
Все прекрасно працювало з дискети MS-DOS 6.22.
На наступний день, повертаючись додому, близько сміттєвого бака побачив комп'ютерні колонки в ідеальному стані.

Докупив до них БП за 150 рублів, і біля комп'ютера з'явився звук.
Забив системник залізяччям повністю. При покупці подарували модем, зроблений в Канаді. докупив мережеву карту 3Com за 50 рублів.

Залишилося поставити систему і програми ...

Глава 3 «Як я налаштовував ПК»

MS-DOS 6.22 встановився чудово з першого разу. Так як команд я на той момент не знав і з DOS справу мав вперше, було прийнято рішення встановити російську Norton Commander. Встановив. Запустив з дискети гру «Поле чудес», зрадівши тому, що гра не «літає», а працює в нормальному режимі. Цілий вечір грав. Для повного щастя не вистачало тільки Windows 3.11, про який дуже довго мріяв.
Почав встановлювати 3.11, а він не ставиться, видає помилку. Яку точно - вже не пам'ятаю, але щось з пам'яттю. Я не сильно розбирався в ПК на той момент, подумав, що «кривий» інсталяційний Windows. Багато разів його перевстановлювати, навіть пробував 95-ий ставити. Все одно до кінця установки не доходила, вилазила помилка. Мама і тато запевняли мене, що це старий ПК, від якого толку нуль і працювати він уже ніколи не буде. Я вирішив довести, що «дідок» може прекрасно працювати. Поніс системник на радіоринок продавцеві і любителю старих ПК Андрію. Андрій був сильно здивований після мого прохання встановити Windows 3.11 і пояснити, що означає дана помилка. Сказав йому, що швидше за все винні планки пам'яті ПК, на що він запевнив мене, що планки SIMM 30 pin ніколи не ламаються і проблема в іншому. У чому саме, Андрій так і не розібрався.
Прийшовши додому завів на «Полігоні привидів» тему з описом моєї проблеми. Порадили записати на дискету Memtest і перевірити пам'ять.
Після запуску програми через кілька секунд все вікно було в помилках і червоним. Зрадів, що розібрався з проблемою.
Відразу ж відправився в магазин старих комп'ютерів, де придбав 4 останні планки пам'яті за 40 рублів.
Приїхавши додому, встановив їх і запустив Memtest. Тест був завершений з позитивним результатом, жодної помилки.
приступив до установці Windows 3.11. Через годину вже розкладав пасьянс «Косинка». Windows чудово встановився з першого разу! Після установки драйверів на звукову карту ПК заспівав. Цього мені виявилося мало. Було прийнято рішення «напхати» «дідка» програмами. на наразі встановлені:
Microsoft Word 6.0
Microsoft Excel 5.0a
Microsoft Visio
Adobe Reader 3.0

Глава 4 «Висновок»

В даний час ПК прекрасно працює, використовується як ігрова станція і друкарська машинка з матричним принтером Epson LQ 100 + / PC2 (http://support.epson.ru/product.asp?product\u003d150), знайденим разом з колонками близько сміттєвого бака .

Обговорити статтю в спеціально створеній

Через три роки після виходу Intel 80286 світло побачив його послідовник - кристал з індексом 80386. «Триста вісімдесят шостій» став першим 32-розрядним процесором американської компанії. Незважаючи на те, що Intel 80386 все ще грунтувався на х86-архітектурі і зберігав зворотну сумісність з «интеловский» процесорами 8086 і 80286, він зазнав безліч змін. За деякими оцінками, архітектура x86 не отримувала таких значних змін, як у випадку з «каменем» 80386, ще довгі роки. Тому про них варто розповісти докладніше.

Як ми вже сказали, процесор i386 зберіг зворотну сумісність зі своїми попередниками 8086 і 80286. Тобто він вміє виконувати абсолютно всі програми, написані під попередні процесори, Причому робить це ефективніше. Більшої продуктивності вдалося досягти за рахунок більш високих тактових частот, а також меншої кількості тактів синхронізації при виконанні програм. Так, наприклад, множення двох 16-розрядних чисел виконувалося за 9-22 тактів. Для порівняння: процесор 80286 виконував цю операцію за 21 такт, а кристал 8086 - за 118-133 такту. Перевага i386 було в повній мірі! Крім цього, свою роль зіграв збільшений буфер передвибірки команд, обсяг якого становив 16 байт.

Процесор Intel i386

Звичайно, головним нововведенням i386 було те, що процесор став 32-розрядних. Вся архітектура x86 була розширена до 32 біт. Регістри стали 32-бітними, і, само собою, процесор отримав підтримку набору 32-розрядних інструкцій. Що важливо, був значно доопрацьовано захищений режим роботи, який вперше з'явився в 80286. Принцип роботи захищеного режиму залишився колишнім, але режим отримав три важливих нововведення: зняття обмеження на розмір сегмента, сторінковий режим адресації (Page Addressing) і режим віртуального 8086 (Virtual 8086 Mode). У захищеному режимі i386 використовував таку ж архітектуру з сегментами пам'яті, як і в попередніх рішеннях Intel. Однак, якщо раніше максимальний обсяг сегмента пам'яті становив 64 Кбайт, що вже протягом довгого часу не влаштовувало програмістів, то тепер він збільшився до 4 Гбайт. Це значно полегшило розробку 32-розрядних додатків, які могли виконуватися без перемикань між різними сегментами пам'яті. Також в i386 стало можливо швидке перемикання між реальним і захищеним режимами без імітування перезавантаження процесора. Що стосується режиму віртуального 8086, то він не є нічим особливим.

Цікаво, що при створенні «триста вісімдесят шостого» була допущена досить велика помилка. Так, процесор некоректно виконував операцію множення 32-розрядних чисел. Однак на момент випуску чіпа ще не існувало 32-бітних операційних систем і додатків, тому помилку виявили лише через 18 місяців - в квітні 1987 року. Всі випущені, але не продані процесори Intel перемаркірований з позначкою «тільки для 16-бітових операцій». Все ж випущені після виявлення помилки «камені» були марковані подвійним символом «сигма» (ΣΣ).

Процесор i386 був випущений в безлічі різних версій, які відрізнялися продуктивністю, форм-факторами, енергоспоживанням і іншими характеристиками. i386 проводився за допомогою технології CHMOS III, яка поєднувала в собі швидкодію технології HMOS і низьке енергоспоживання технології CMOS. При цьому використовувався 1,5-мкм техпроцес, а кількість транзисторів становило 275 тисяч штук.

Процесор i386DX (зліва)

Перший i386 був представлений 13 жовтня 1985 року й мав тактову частоту 16 МГц. Згодом дана модифікація «каменю» отримала приставку DX - модель стала іменуватися 386DX відразу після запуску більш дешевого 386SX в червні 1988 року. Приставка DX розшифровувалась як Double-word eXternal, що підкреслювало підтримку процесором 32-бітної зовнішньої шини даних. Тактова частота 386DX з роками збільшувалася. Так, в 1987 році частота була підвищена до 20 МГц, в 1988 році - до 25 МГц. А в 1990 році в продаж надійшла модифікація з частотою 33 МГц. При всьому при цьому енергоспоживання процесора залишалося на досить низькому рівні - навіть нижче, ніж у «вісімдесят шостого». 386DX випускався в декількох корпусах: наприклад, в PQFP-132 і в керамічному PGA-132.

Головним недоліком 386DX була його висока вартість. В Intel хотіли збільшити кількість продажів нового покоління процесорів, і тому незабаром світ побачив «урізаний» кристал 386SX. Чіп був випущений в 1988 році і в підсумку став найпопулярнішим в лінійці i386. За своєю архітектурою він був повним аналогом версії DX, за винятком шин даних і адрес. Так, замість 32-бітної зовнішньої шини даних використовувалася 16-бітна. Розрядність зовнішньої адресної шини становила 24 біт. При цьому сам процесор залишався повністю 32-розрядним. Урізання зовнішньої шини даних привело до того, що обмін інформацією з 386SX здійснювався на вдвічі меншій швидкості, ніж у випадку з 386DX. Це знизило продуктивність кристала приблизно на 25%.

процесор i386SX

Перші 386SX мали частоту 16 МГц, яка потім підвищувалася до 20, 25 і 33 МГц відповідно. Версія SX призначалася для настільних комп'ютерів початкового рівня і портативних систем. На ділі ж процесор «прописався» в величезній кількості домашніх і офісних систем.

Крім модифікацій SX і DX, був представлений один з перших енергоефективних процесорів 386SL, призначений в першу чергу для лептопів. «Камінь» мав частоту 20 або 25 МГц і (на відміну від 386SX) містив безліч вбудованих контролерів: наприклад, контролер оперативної пам'яті, контролер шини і контролер зовнішньої кеш-пам'яті, обсяг якої варіювався від 16 до 64 Кбайт. До того ж 386SL підтримував різні «сплячі» режими, а також режими системного управління (System Management Mode).

Комп'ютер Compaq Deskpro 386

Першим комп'ютером, що використовують процесор i386, став Compaq Deskpro 386. На той час Compaq стала першою «сторонньої» компанією в історії, яка внесла істотні зміни в платформу PC. До того моменту нові комп'ютери першої завжди випускала IBM. Вона могла виявитися першою і на цей раз, але у IBM був довгостроковий контракт на використання 286-х процесорів, і в компанії вважали за краще приділити 16-бітної платформі ще деякий час. Як показала історія, цей крок став досить великою помилкою. Deskpro 386 відмінно продавалися, тому до моменту запуску перших комп'ютерів IBM на базі 386-го процесора компанія вже втратила свої лідируючі позиції. В результаті Compaq зуміла трохи «перекроїти» весь ринок десктопів. Так, зросла конкуренція, а вплив IBM було вже не таким істотним.

Енді Гроув - колишній CEO компанії Intel

Як і раніше, незабаром на ринку з'явилися клони i386. Їх виробництвом займалися кілька компаній: AMD, Cyrix і IBM. Однак політика самої Intel щодо клонів змінилася. CEO компанії Енді Гроув прийняв рішення не видавати ліцензії на виробництво модифікацій i386 стороннім компаніям, проте згодом вони все-таки з'явилися. Першою клони випустила AMD в березні 1991 року. Процесори були готові задовго до цієї дати, але в Intel були впевнені, що ліцензія на виробництво «дублікатів», надана AMD, поширювалася тільки на процесори 80286 і більш ранні, тому справа дійшла до суду. Судові тяжби тривали досить довгий час, але в підсумку AMD виграла справу, і сімейство процесорів AMD Am386 таки побачило світ. У лінійку входили клони як процесорів 386DX, так і 386SX. Топова модель - Am386DX - отримала тактову частоту 40 МГц, тобто на 7 МГц більше, ніж у найпродуктивнішою модифікації Intel! Продуктивність такого процесора знаходилася на рівні вже випущеного на той час кристала наступного покоління від Intel - i486. При цьому вартість рішення AMD була набагато нижче, ніж моделей Intel. Завдяки вигідному поєднанню ціни і швидкості процесор знайшов застосування в багатьох настільних системах.

Процесор AMD Am386DX

Що стосується клона 386SX - моделі Am386SX, - то вона була не стільки звичайної копією, скільки переробленою версією «интеловского» кристала. Так, чіп проводився по більш тонкому 0,8-мкм техпроцесу і використовував статичну ядро, яке дозволило добитися енергоефективної роботи процесора. В середньому Am386SX був на 35% економічніше, ніж оригінальний 386SX. І навіть економічніше, ніж розроблений спеціально для портативних пристроїв процесор 386SL. При цьому тактові частоти Am386SX були, як правило, вище, ніж у 386SX (максимальна тактова частота становила 40 МГц).

До речі, незважаючи на те, що Am386SX є клоном «интеловского» чіпа, він вважається першою самостійною розробкою AMD. Та й після запуску лінійки Am386 AMD по праву стали вважати одним з конкурентів Intel.

Процесор AMD Am386SX

Своє застосування в лептопах і недорогих настільних системах отримали клони i386, вироблені компанією Cyrix. Лінійка «каменів» складалася з двох моделей: 486SLC і 486DLC. Незважаючи на індекс в назві, процесори були копіями 386SX і 386DX відповідно. Проте потрібно зазначити, що рішення Cyrix отримали підтримку набору інструкцій i486. Цікавою архітектурною особливістю лінійки стало наявність кеш-пам'яті першого рівня об'ємом 1-8 Кбайт. Що стосується тактової частоти процесорів, то її максимальний показник становив 40 МГц, як і в випадку з AMD Am386. При цьому енергоспоживання Cx486 знаходилося на дуже низькому рівні. Процесори не змогли скласти гідної конкуренції лінійці AMD. З плином часу Intel знижувала ціни на свою продукцію, і i486 вдалося остаточно витіснити кристали Cyrix.

Процесор Cyrix 486DLC

Не залишилася осторонь від виробництва клонів і компанія IBM. У 1991 році вона представила процесори 386SLC і 386DLC, які були клонами 386SX і 386DX, відповідно. Вони використовувалися в настільних комп'ютерах IBM PS / 2 і PS / ValuePoint, а також в лептопі IBM ThinkPad.

Лептоп IBM ThinkPad

Крім перерахованих вище моделей, Intel випустила процесори для вбудованих систем: 80376 і 386EX. Перший кристал побачив світ у січні 1989 року. Від 386SX він відрізнявся відсутністю підтримки реального режиму роботи ( «камінь» працював тільки в захищеному режимі) і процесу заміщення сторінок в блоці управління пам'яттю. Тактова частота 376-го становила 16/20 МГц.

Через 5 років на зміну 80376 прийшов 386EX. Процесор підтримував 26-бітну адресацію пам'яті, мав статичну ядро, яке забезпечувало високу енергоефективність, і безліч периферійних пристроїв: наприклад, лічильники, таймери і контролер переривань. В основному 386EX використовувався в комп'ютерних системах різних орбітальних супутників, а також в проекті NASA під назвою FlightLinux.

Intel i486

При розробці процесорів наступного (читай - четвертого) покоління інженери Intel зіткнулися з серйозними проблемами. Попереднє покоління інтегральних схем досягло стелі продуктивності, а розміщувати ще велика кількість транзисторів на тій же площі не дозволяли використовувані в той час технології. Розробникам нічого не залишалося, крім як переробити існуючу архітектуру, а точніше, доповнити її. Так, процесори i486 вперше обзавелися такими компонентами, як кеш-пам'ять, конвеєр, вбудований співпроцесор і коефіцієнт множення (множник). Завдяки їм нове покоління CPU стало швидше своїх попередників. Але про все по порядку.

«Що таке кеш-пам'ять?» - наші читачі чудово знають відповідь на це питання. Вона розташовується «між» процесором і оперативною пам'яттю і зберігає копії найбільш часто використовуваних даних з основної пам'яті. Час доступу до неї набагато менше, ніж до основної пам'яті. Тому, коли необхідні дані містяться в кеш-пам'яті, середній час доступу до пам'яті значно зменшується. Процесор i486 отримав кеш-пам'ять об'ємом 8 Кбайт. Перші 486-е процесори працювали з кешем за принципом наскрізного запису (Write Through), тобто дані завжди записувалися в основну пам'ять, навіть якщо вони вже були присутні в кеші. Потім «камені» навчилися працювати з кешем за допомогою функції зворотного запису (Write Back). При використанні цього принципу (при наявності їх копії в кеші) записувалися тільки в кеш-пам'ять, запис в оперативну пам'ять не проводилася. Процесори i486 також працювали з так званим зовнішнім кешем, який розташовувався на материнській платі. Його обсяг на той час становив від 256 Кбайт до 512 Кбайт.

Один з процесорів сімейства i486

Наявність кеш-пам'яті 1-го рівня значно ускладнило сам чіп. Процесор i486 містив майже 1,2 млн транзисторів. Близько половини з них доводилося саме на кеш-пам'ять. Складність чіпа стала причиною його високого енергоспоживання і тепловиділення. Так, в системах, які використовували i486, вперше стало застосовуватися активне охолодження. Додатково до цього складність процесора стала причиною збільшення браку при виробництві. Отже, через це підвищилася і собівартість пристрою.

Також в процесорах i486 з'явилися обчислювальні конвеєри, суть роботи яких полягає в поділі обробки комп'ютерної інструкції на послідовність незалежних стадій зі збереженням результатів в кінці кожної стадії. Щось подібне було реалізовано ще в Zilog Z8000. Конвеєр i486 складався з п'яти ступенів: вибірка, декодування, декодування адрес операндів, виконання команди, запис результату виконання інструкції. Поява конвеєрів не тільки збільшило швидкодію, але і в якійсь мірі спростило процессорную архітектуру. Також варто відзначити, що поява конвеєрів сприятливо позначилося на розгінний потенціал CPU.

Що стосується співпроцесора (FPU, Floating-Point Unit, модуль операцій з плаваючою комою), то він був модуль, що допомагає виконувати математичні операції над числами. У i486 він був вбудований в сам чіп. Однак не всі кристали четвертого покоління мали інтегрований FPU.

Коефіцієнти множення з'явилися аж ніяк не в перших процесорах i486. Моделі 486SX і 486DX обходилися без нього і працювали на частоті системної шини. Підтримка множника з'явилася лише в кристалі 486DX2. При частоті системної шини 33 МГц тактова частота самого процесора становила 66 МГц. Тобто множник дорівнював двом. У 486DX4 коефіцієнт множення був збільшений до трьох. Разом з введенням множників з'явився оверклокинг.

процесор i486DX

Як і у випадку з третім поколінням, спочатку Intel вивела на ринок тільки дві моделі: 486SX і 486DX. Як ми вже говорили, єдиною відмінністю між цими процесорами стала відсутність вбудованого FPU. В іншому кристали були повністю ідентичні. До речі, через великий відсоток браку при виробництві деякі моделі 486SX представляли собою 486DX з несправним співпроцесором. Таким чином Intel намагалася скоротити витрати виробництва. Чіпи проводилися по 1-мкм техпроцесу, а трохи пізніше і по 0,8-мкм технормам. Тактова частота обох моделей варіювалася від 25 до 50 МГц. Максимальне енергоспоживання досягало позначки в 5 Вт.

Процесор Intel i486SX

Незважаючи на те, що Intel все активніше захищала свої розробки патентами, на ринку з'явилося чимало клонів i486. Виробництвом копій займалися AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments та інші.

Основу лінійки клонів AMD Am486 становили моделі Am486SX і Am486DX. Процесори проводилися за більш тонкому 0,7-мкм техпроцесу, а потім відповідно до 0,5-мкм і 0,35-мкм технологічними нормами. Технічно Am486SX і Am486DX були повними аналогами кристалів Intel. Процесори, які не використали множники, мали частоти від 25 до 40 МГц, а «камені» з коефіцієнтом множення працювали на тактовій частоті від 66 до 100 МГц.

У 1995 році AMD представила найшвидший i486-сумісний процесор під назвою Am5x86. Кристал проводився по 350-нм техпроцесу і мав 1,6 млн транзисторів. Об'єм кеш-пам'яті 1-го рівня був збільшений до 16 Кбайт, а коефіцієнт множення дорівнював 4. Процесор працював з шиною з частотою 33 МГц, тобто тактова частота самого кристала становила 133 МГц. За продуктивністю Am5x86 був порівнянний з процесором Pentium з частотою 75 МГц. Am5x86 був топовим рішенням AMD до виходу нових процесорів покоління K5.

Процесор-клон від компанії AMD

Клони i486, вироблені іншими компаніями, нічим особливим не відрізнялися. Вони архітектурно повторювали оригінал і, природно, мали таку ж продуктивність.

Motorola 68020, 68030, 68040

У 1984 році, за кілька місяців до появи i386, Motorola випустила свій перший повністю 32-бітний чіп 68020. Процесор проводився по 2-мкм техпроцесу і налічував 190 000 транзисторів. Його тактова частота становила від 12 до 33 МГц. У порівнянні з попередником 68010 новий процесор отримав безліч поліпшень. Перш за все, потрібно відзначити, що «двадцятий» працював з повноцінними 32-бітними зовнішніми шинами даних і адрес, а також підтримував нові інструкції та режими адресації. При цьому час виконання деяких інструкцій було скорочено. Також 68020 став першим процесором в лінійці Motorola 68k з вбудованою кеш-пам'яттю першого рівня. Правда, її обсяг становив лише 256 байт. На жаль, 68020 не мав вбудованого FPU, хоча інтерфейс кристала забезпечував підтримку до 8 сопроцессоров. Що стосується продуктивності, то при частоті 33 МГц результат становить 5,36 млн інструкцій в секунду.

Головною областю застосування процесора знову стали комп'ютери Apple: Macintosh II і Macintosh LC. Крім цього, Motorola 68020 також «прописався» в системах Sun 3, Hewlett-Packard 8711, Sinclair QL і Alpha Microsystems AM-2000.

Комп'ютер Macintosh LC

Одночасно Motorola представила «урізаний» варіант процесора під назвою 68EC020. Так, кристал мав 24-бітної адресною шиною і тому вмів адресувати лише до 16 Мбайт пам'яті. Kodak і Apple застосовували його в своїх принтерах, а Commodore - в комп'ютерах Amiga 1200 і ігрових консолях CD32.

У 1987 році у продажу з'явився наступний процесор компанії Motorola - 68030. Він був повністю 32-розрядним. Шина даних в 68030 стала динамічною, вона могла функціонувати в 8-, 16- і 32-бітних режимах. Також з'явився синхронний режим роботи шини даних і адресної шини, що збільшило швидкість передачі даних. Продуктивність процесора зросла і за рахунок додаткових 256 байт кеш-пам'яті першого рівня, скорочення часу доступу до кешу інструкцій і додавання блоку управління пам'яттю. Як і у випадку з моделлю 68020, «тридцятий» не мав вбудованого співпроцесора. Що стосується технічних характеристик, То вони багато в чому збігалися з такими у попередника. Тактова частота процесора варіювалася від 16 МГц до 50 МГц. У другому випадку продуктивність «каменю» становила близько 18 мільйонів інструкцій у секунду.

Процесор Motorola 68030

68030 застосовувався все в тих же комп'ютерах Apple Macintosh II і Commodore Amiga, а також в системах Next Cube, Sun 3/80, Atari TT і Atari Falcon. Була випущена і урізана версія процесора під назвою 68EC030.

Процесор Motorola 68040, який став доступний в 1990 році, привніс набагато більше архітектурних змін, ніж його попередники. Так, вперше з'явився вбудований співпроцесор. У «сороковому» збереглася підтримка блоку управління пам'яттю, який з'явився в попередньому поколінні «каменів». Об'єм кеша-пам'яті інструкцій і кеш-пам'яті даних був збільшений до 4 Кбайт кожен. Принцип роботи процесора грунтувався на обчислювальних конвеєрах, які складалися з шести стадій.

З появою вбудованого співпроцесора і збільшенням обсягу кеш-пам'яті чіп значно ускладнився. При однаковій частоті продуктивність моделі 68040 перевищувала швидкість CPU їхніх попередників більш ніж в чотири рази. При цьому кристал сильно грівся, причому розробники так і не змогли вирішити цю проблему. Звідси тактова частота процесора ніколи не перевищувала позначки 40 МГц, хоча у самій Motorola були плани по запуску 50-мегагерцовой версії.

3.1. Процесори 386/387

Процесор Intel386, випущений в 1985 році, був першим 32-розрядним про-цессора. Він мав 32-бітові роздільні шини адреси і даних з можли-ністю динамічного управління конвеєрної адресацією і розрядністю (16/32) шини даних. Пізніше, Е 1988 році, фірмою Intel був випущений варіант процесора Intel386 ™ SX з 16-розрядної шиною даних і 24-розрядної шиною адреси, а полноразрядний варіант отримав офіційну назву Intel386 ™ DX. Як і у випадку з 8088, що це було зроблено з метою здешевлення комп'ютера, зібраного на базі даного процесора. Це здешевлення, звичайно ж, обернулося і зниженням продуктивності комп'ютера приблизно в пів-тора рази в порівнянні з використанням DX на тій же тактовій частоті. Процесори Intel386 ™ SX і Intel386 ™ DX відрізняються тільки зовнішньою шиною даних і адреси, їх програмні моделі ідентичні. У 1990 році з'явився процесор Intel386 ™ SL із засобами управління енергоспоживанням, розробити конструкцію танний спеціально для портативних комп'ютерів. У комплекті з 386SL випус-калась БІС 82360SL, що містить набір PC-периферії, контролер сигналів шини ISA, контролер динамічної пам'яті і контролер зовнішнього кеша раз-мером 16-64 КБ з архітектурою прямого відображення або 2- або 4-канальної набірний-асоціативної архітектурою.

Надалі описі для стислості ці процесори будемо позначати як 386-й, додаючи суфікси SX, DX або SL при необхідності підкреслити відмінності.

Внутрішня чергу команд процесора 386 має розмір 16 байт. Число тактів, необхідне для виконання інструкцій, приблизно таке ж, як і у 80286. Передбачена можливість використання математичного співпроцесора Intel387, програмно сумісного з 8087 і 80287. Можливо і використан-ня співпроцесора 80287, але його продуктивність нижче.

З появою процесора 386 в PC стало можливим більш ефективно використовувати пам'ять і почав широко застосовуватися захищений режим. Некото-які процесори перших випусків не забезпечували повну працездатність в 32-розрядному режимі, про що повинна була свідчити маркування "16 bit operations only". Спроба встановити на комп'ютер з таким процесором 32-раз-рядну ОС приречена на невдачу (при установці Windows 95 буде повідомлення про помилку "В1"). Однак переважна більшість процесорів 386 полнос-ма відповідає специфікаціям 32-розрядних процесорів, наведеним вище.

3.2. Інтерфейс процесорів 386DX і 386SX

Процесори 386DX випускалися в корпусах PGA і PQFP (рис. 5 і 6 і табл. 6 ). Їх інтерфейс відрізняється від 8086 застосуванням роздільних шин адреси і даних, конвеєрної адресації, а також складом і призначенням керуючих сигналів. У порівнянні з інтерфейсом 80286 з'явилася можливість динамічного управління розрядністю шини даних і конвеєризацією адреси, змінився склад керуючих сигналів, призначення яких стало більш виразним.

Мал. 5. Розташування висновків процесора 386DX в корпусі PGA.

Процесори 386SX випускалися в 100-вивідному корпусі PQFP (рис. 6) . Їх інтерфейс майже збігається з DX, відмінності стосуються розрядності шин адреси і даних (див. табл.6 і 7).

Мал. 6. Розташування висновків процесорів 386DX і 386SX в корпусі PQFP.

Таблиця 6 . Розташування висновків процесорів 386

Таблиця 7 . Призначення сигналів процесора 386