Evolução dos processadores Intel x86 nos anos 80: 286, 386 e 486

Hoje, queremos revisar um dos períodos mais prolíficos de sua história através da evolução dos processadores Intel x86 dos anos 80. Um momento de mudança para computadores pessoais.

O processador é um dos componentes mais interessantes do PC devido à sua importância, história e evolução. De tudo isso, poucas empresas estão mais envolvidas em todos os pontos citados do que a gigante azul dos semicondutores; A Intel tem sido um protagonista constante ao longo da vida desta peça.

Índice de conteúdo

Sete anos de evolução contínua

O período que queremos cobrir neste texto data de 1982 até o final dos anos 80; Durante esse tempo, os processadores baseados na arquitetura x86 experimentaram um dos desenvolvimentos mais rápidos e mais notáveis ​​da história da computação moderna e lançaram algumas das bases para a forma como entendemos hoje os eletrônicos domésticos.

Imagem: Flickr; Pauli Rautakorpi

Falaremos sobre o Intel 80286 e sua implementação no IBM PC / AT, Intel 80386 e a ascensão dos clones de PC através da Compaq, bem como o lançamento e desenvolvimento do Intel 80486 e as bases do que mais tarde se tornaria Pentium. Um tour geral pela história da computação.

Intel 80286 (1982)

Imagem: Flickr; Henry Mühlpfordt

O Intel 80286 (também conhecido como iAPX 286 ou i286) é o sucessor direto dos processadores Intel 80186 e 80188, todos pertencentes à família de processadores x86, e era a CPU de escolha para PCs domésticos fabricados pela IBM desde o seu lançamento até até os anos 80, continuando o relacionamento entre Intel e IBM.

Algumas de suas especificações x86

O i286 foi um grande salto nas especificações da iteração anterior dos processadores x86. A arquitetura P2 usava um barramento de dados de 16 bits (daí a categorização do processador) e um barramento de endereço de 24 bits, uma clara evolução do 80086 original. Enquanto suas frequências variaram de 4 MHz a 25 MHz nas últimas revisões.

Arquitetura P2. Imagem: Wikimedia commons

Os destaques incluem melhorias na execução de instruções por ciclo de clock e a inclusão de novos conjuntos de instruções que diminuem drasticamente o tempo necessário para executar algumas tarefas; alguns deles precisavam de menos que o dobro do tempo para completar.

Primeiros passos na multitarefa no primeiro x86

O i286 foi caracterizado pelo uso de dois modos de operação, destinados ao uso de aplicativos multitarefa, estamos falando de modo protegido e modo real.

O modo real (modo de endereço real) foi o que entrou em vigor por padrão no processador. Mantém a compatibilidade com os processadores da família x86 anteriores e possui acesso direto ao software do BIOS do sistema. Graças a essa compatibilidade com versões anteriores, os processadores i286 puderam usar todo o software desenvolvido para seus antecessores, tornando-os um processador muito versátil. Destacamos que foi a maneira pela qual o sistema operacional MS-DOS e as primeiras versões do Microsoft Windows funcionaram.

O modo protegido, por outro lado, deu ao processador a capacidade de realizar multitarefas, graças à capacidade de alternar rapidamente dois processos diferentes. Seu nome deriva do acesso limitado às instruções do equipamento pelos programas (a figura do supervisor aparece) para evitar conflitos quando usados ​​em conjunto; infelizmente, isso removeu a compatibilidade de grande parte do software, incluindo o chamado MS-DOS.

Uma estreia da IBM

O i286 foi lançado na terceira geração de computadores pessoais da IBM, o PC / AT. O tremendo sucesso do sistema da empresa de Nova York catapultou as vendas do microprocessador e o estabelecimento do modelo AT como padrão na computação doméstica incentivou a criação de software compatível com a arquitetura Intel.

Computador IBM PC / AT. Imagem: wikimedia commons; MBlair Martin.

Como de costume na época, a Intel não era o único fabricante. Empresas como a própria IBM ou a atual AMD fabricaram modelos semelhantes e compatíveis, em alguns casos (como o da Harris Corporation ou a própria AMD), excedendo em muito a velocidade do modelo original desenvolvido pela Intel.

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Intel 80386 (1985)

Imagem: Flickr; Contri

Após o lançamento do Intel 80286, viria sua revisão, o Intel 80386 (ou i386). Este processador teve como objetivo melhorar os recursos apresentados no i286, adicionando novos modos de operação e numerosos novos recursos na arquitetura x86. Tal foi o avanço que lançaria as bases para os processadores posteriores, pelo menos até o surgimento dos chips P6.

Os "clones" da Intel e IBM

O i286 original era um processador projetado para ser produzido de maneira simples e eficiente; Logo após o seu lançamento original, e devido ao seu sucesso, o restante dos fabricantes começou a produzir e vender suas próprias versões do modelo. Alguns deles com melhorias substanciais em relação ao original, principalmente nas frequências alcançadas.

O i386 era, no lançamento, um processador caro em sua produção e implementação; talvez tenha sido essa a razão pela qual a IBM não começou a usá-lo até 1987, um espaço que a empresa Compaq (conhecida por seus PCs compatíveis com IBM acessíveis) aproveitou para lançar o Compaq Portable 386 / III no mercado e assumir a liderança na oferta. PC IBM. A era de ouro dos clones baseados nos computadores da empresa norte-americana começaria.

O PC da Compaq foi uma das primeiras empresas a tornar os PCs compatíveis com o IBM PC. Imagem Wikimedia Commons; Titian Garuti

A Intel também não ficou impune por outras empresas; Foi por isso que o i386 não foi licenciado para fabricação fora das fábricas da empresa Mountain View. No entanto, empresas como AMD e Texas Instruments continuaram a desenvolver processadores baseados em i286, mais rápidos e acessíveis; Para combatê-los, a Intel desenvolveu o i386SX, uma versão barata do i386 original, com algumas semelhanças com o i286 e mais fácil e barata de produzir. A estratégia entraria em vigor até o início dos anos 90, quando as versões do i386 original começaram a aparecer na AMD com o Am386 e o Cyrix com o Cx486.

Os potentes processadores P3

Embora não fosse um salto tão substancial em termos de velocidade como o i286, o i386 foi um avanço significativo para os processadores x86. A frequência aumentou dramaticamente, para 12 MHz nos primeiros modelos, chegando a 40 MHz nos modelos posteriores. O barramento de dados também foi dobrado para 32 bits e o barramento de endereço também foi aumentado para 32 bits, além de importantes alterações na execução das instruções, e o conjunto de instruções IA-32 apareceu.

Arquitetura P3. Imagem: wikimedia commons

Devido ao IA-32, a compatibilidade com o software i286 era limitada, mas sua implementação lançaria as bases para a arquitetura x86 pelos próximos 20 anos e influenciaria os conjuntos de instruções x86-64 (Intel 64 para Intel) que usamos em equipamento doméstico atual.

Por outro lado, os processadores i386SX trabalhavam com um barramento de dados de 16 bits e um barramento de endereço de 24 bits, tornando-o mais lento, como seu antecessor, embora mantivesse o design interno do chip, o que contava com outras grandes melhorias.

Novos modos, mesmos problemas no x86

Outro destaque do i386 foi a implementação, novamente, de diferentes modos funcionais. O modo real e o modo protegido reapareceram por motivos de compatibilidade, mas um modo protegido próprio apareceu com novos recursos importantes, como a remoção de segmentos ou a virtualização de várias sessões.

Infelizmente, sua má implementação continuou sendo o principal obstáculo a esses desenvolvimentos; Continuou sendo um limitador importante das capacidades desses processadores até o surgimento de sistemas operacionais mais avançados.

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Intel 80486 (1989)

Após o inegável sucesso do i386, a Intel desenvolveu a próxima geração de processadores x86 com o objetivo de melhorar o que havia alcançado com o i386. É assim que os processadores P4, conhecidos mundialmente como Intel 80486 ou i486, nasceriam.

O coprocessador 387 e o i486SX

Os processadores i486 são muito semelhantes à geração anterior internamente, exceto pela integração do coprocessador 387; Esse chip incluía uma unidade de ponto flutuante e um cache unificado dentro do circuito, a partir do qual os processadores monolíticos de chips se tornavam cada vez mais comuns. Caso contrário, ainda era um processador de 32 bits no barramento de dados e no barramento de endereços, e o restante das melhorias girava mais em torno de otimizar o conjunto de instruções ou aumentar as frequências do que outros fatores.

Arquitetura P4. Imagem: wikimedia commons

No entanto, havia uma variante do i486, o i486SX, que dispensava esse coprocessador para reduzir custos. O i486SX não tinha um tamanho de barramento diferente do original (pelo menos pela Intel), por isso era um chip muito popular por seu preço mais baixo.

A obsessão por altas frequências

O que o i486 trouxe foi o início da febre de MHz nos processadores. A Intel introduziu, graças à inclusão da memória cache integrada, a duplicação das frequências internas do relógio, seu nome era Intel OverDrive. Por meio deles, os processadores i486 podiam operar duas vezes (e depois triplicar) suas frequências para a conclusão das instruções, beneficiando-se dos mais longos.

O primeiro processador com essas características foi o i486DX2, que dobrou a velocidade do clock de 25 MHz para 50 MHz. A última iteração desse tipo foi a do i486DX4, triplicando as frequências para 100 MHz, embora o mais poderoso Ele veio da AMD com o Am5x86-P75 +, que atingiu 150 MHz.

Os processadores suportados entram novamente e expandem no x86

As semelhanças entre a arquitetura dos processadores i486 e i386 facilitaram as coisas para os fabricantes de processadores compatíveis com o i486. Depois que as licenças desapareceram com o lançamento do i386, o público começou a se referir popularmente a eles como "clones", embora esse termo se aplicasse apenas àqueles idênticos (internamente) aos originais.

Processadores derivados de outras marcas da Intel 80486. Imagem: Coleção de computadores MCbx

Um dos fabricantes mais prolíficos de processadores desse tipo da AMD, mesmo indo até agora (como já mencionamos) para lançar modelos mais poderosos que as variantes da Intel, embora seu maior patrimônio no mercado ainda fosse o preço mais acessível. Essa também era a linha Cyrix, o resultado da engenharia reversa dos processadores Intel; seus processadores não executavam exatamente o mesmo, por isso contavam com preços acessíveis.

Outros nomes de interesse poderiam ser IBM ou Texas Instruments, embora sua presença fosse menos forte do que nos estágios anteriores da família de processadores x86.

Uma palavra final sobre processadores x86

Os processadores da família x86 sofreram algumas das mudanças mais marcantes de sua história durante esse período. Não é de surpreender que as bases tenham sido lançadas para muitos dos elementos que nos acompanhariam anos depois de aparecerem nessas gerações.

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