El Intel 486 , oficialmente llamado i486 y también conocido como 80486 , es un microprocesador presentado en 1989. Es una continuación de mayor rendimiento del Intel 386. Representa la cuarta generación de CPU compatibles binariamente después del 8086 de 1978, el Intel 80286 de 1982 y el i386 de 1985 .
Fue el primer diseño x86 de canalización estrecha [c] , así como el primer chip x86 en incluir más de un millón de transistores. Ofrecía una gran caché en chip y una unidad de punto flotante integrada . Cuando se anunció, el rendimiento inicial se publicó originalmente entre 15 y 20 VAX MIPS , entre 37.000 y 49.000 dhrystones por segundo y entre 6,1 y 8,2 megawhetstones de doble precisión por segundo para las versiones de 25 y 33 MHz. [2] Un i486 típico de 50 MHz ejecuta 41 millones de instrucciones por segundo Dhrystone MIPS y una calificación de enteros SPEC de 27,9. [4] Es aproximadamente el doble de rápido que el i386 o el i286 por ciclo de reloj . El rendimiento mejorado del i486 se debe a su canalización de cinco etapas con todas las etapas vinculadas a un solo ciclo. La unidad FPU mejorada del chip era significativamente más rápida que la FPU i387 por ciclo. La FPU i387 era un coprocesador matemático opcional e independiente instalado en un zócalo de la placa base junto con el i386. [5]
El i486 fue reemplazado por el Pentium original . Los pedidos del i486 se interrumpieron el 30 de marzo de 2007 y los últimos envíos se realizaron el 28 de septiembre de 2007. [1]
El concepto de esta generación de microprocesadores se discutió con Pat Gelsinger y John Crawford poco después del lanzamiento del procesador 386 en 1985. El equipo comenzó la simulación por computadora a principios de 1987. Finalizaron la función lógica y de microcódigo durante 1988. El equipo finalizó la base de datos en febrero de 1989 hasta la salida en cinta el 1 de marzo. Recibieron el primer silicio de la fabricación el 20 de marzo. [6]
El i486 se anunció en Spring Comdex el 10 de abril de 1989. [2] En el anuncio, Intel afirmó que las muestras estarían disponibles en el tercer trimestre y que las cantidades de producción se enviarían en el cuarto trimestre. [7] Las primeras PC basadas en i486 se anunciaron a fines de 1989. [8]
En el otoño de 1991, Intel presentó el i486 DX de 50 MHz, que utilizaba la tecnología CHMOS-V de proceso de 800 nm de tres capas . Estaba disponible a 665 dólares estadounidenses en cantidades de 1.000 unidades. [9]
En esa temporada, Intel presentó el microprocesador Intel486 DX de bajo consumo de 25 MHz. Este estaba disponible por 471 dólares. También había microprocesadores Intel486 SX de bajo consumo de 16, 20 y 25 MHz. Estaban disponibles a 235, 266 y 366 dólares para este rango de frecuencia respectivamente. Todos los precios eran en cantidades de 1.000 piezas. Estos microprocesadores de bajo consumo tienen un consumo de energía reducido entre un 50 y un 75 % en comparación con versiones regulares similares de estas CPU. [10]
La primera actualización importante del diseño del i486 llegó en marzo de 1992 con el lanzamiento de la serie 486DX2 con reloj duplicado . [11] Fue la primera vez que la frecuencia de reloj del núcleo de la CPU se separó de la frecuencia de reloj del bus del sistema mediante un multiplicador de reloj dual, que admitía chips 486DX2 a 40 y 50 MHz. El 486DX2-66 de 66 MHz más rápido se lanzó en agosto de ese año. [11]
El procesador Pentium de quinta generación se lanzó en 1993, mientras que Intel continuó produciendo procesadores i486, incluido el 486DX4-100 de triple frecuencia de reloj con una velocidad de reloj de 100 MHz y un caché L1 duplicado a 16 KB. [11]
Anteriormente, Intel había decidido no compartir sus tecnologías 80386 y 80486 con AMD. Sin embargo, AMD creía que su acuerdo de intercambio de tecnología se extendía al 80386 como un derivado del 80286. [11] AMD realizó ingeniería inversa del 386 y produjo el chip Am386DX-40 de 40 MHz , que era más barato y tenía un menor consumo de energía que la mejor versión de 33 MHz de Intel. [11] Intel intentó evitar que AMD vendiera el procesador, pero AMD ganó en los tribunales, lo que le permitió establecerse como competidor. [12]
AMD continuó creando clones y lanzó el chip Am486 de primera generación en abril de 1993 con frecuencias de reloj de 25, 33 y 40 MHz. Los chips Am486DX2 de segunda generación con frecuencias de reloj de 50, 66 y 80 MHz se lanzaron al año siguiente. [11] La serie Am486 se completó con un chip DX4 de 120 MHz en 1995. [11]
El prolongado proceso de arbitraje de AMD contra Intel en 1987 se resolvió en 1995 y AMD obtuvo acceso al microcódigo 80486 de Intel. [11] Esto llevó a la creación de dos versiones del procesador 486 de AMD: una diseñada a la inversa a partir del microcódigo de Intel, mientras que la otra utilizó el microcódigo de AMD en un proceso de diseño en sala limpia . Sin embargo, el acuerdo también concluyó que el 80486 sería el último clon de Intel de AMD. [11]
Otro fabricante de clones del 486 fue Cyrix , que era un fabricante de chips coprocesadores fabless para sistemas 80286/386. Los primeros procesadores Cyrix 486 , el 486SLC y el 486DLC, se lanzaron en 1992 y usaban el encapsulado 80386. [11] Ambos procesadores Cyrix fabricados por Texas Instruments eran compatibles con los sistemas 386SX/DX, lo que les permitió convertirse en una opción de actualización. [12] Sin embargo, estos chips no podían igualar a los procesadores Intel 486, ya que solo tenían 1 KB de memoria caché y no tenían un coprocesador matemático incorporado. En 1993, Cyrix lanzó sus propios procesadores Cx486DX y DX2, que tenían un rendimiento más cercano a los homólogos de Intel. Intel y Cyrix se demandaron mutuamente, con Intel presentando una demanda por infracción de patente y Cyrix por reclamaciones antimonopolio . En 1994, Cyrix ganó el caso de violación de patentes y retiró su demanda antimonopolio. [11]
En 1995, tanto Cyrix como AMD comenzaron a buscar un mercado listo para los usuarios que querían actualizar sus procesadores. Cyrix lanzó un procesador derivado del 486 llamado 5x86 , basado en el núcleo Cyrix M1, que alcanzaba una velocidad de reloj de hasta 120 MHz y era una opción para las placas base 486 Socket 3. [11] [12] AMD lanzó un chip de actualización Am5x86 de 133 MHz , que era esencialmente un 80486 mejorado con el doble de caché y un multiplicador cuádruple que también funcionaba con las placas base 486DX originales. [11] Am5x86 fue el primer procesador en utilizar la clasificación de rendimiento de AMD y se comercializó como Am5x86-P75, con afirmaciones de que era equivalente al Pentium 75. [12] Kingston Technology lanzó una actualización del sistema "TurboChip" 486 que utilizaba un Am5x86 de 133 MHz. [11]
Intel respondió fabricando un chip de actualización Pentium OverDrive para placas base 486, que era un núcleo Pentium modificado que funcionaba a una velocidad de hasta 83 MHz en placas con un reloj de bus frontal de 25 o 33 MHz. OverDrive no era popular debido a la velocidad y el precio. [11] Los nuevos ordenadores equipados con procesadores 486 en almacenes de descuento empezaron a escasear, y un portavoz de IBM lo calificó de "dinosaurio". [13] Sin embargo, incluso después de que la serie de procesadores Pentium se afianzara en el mercado, Intel siguió produciendo núcleos 486 para aplicaciones industriales integradas. Intel interrumpió la producción de procesadores i486 a finales de 2007. [1] [11]
El conjunto de instrucciones del i486 es muy similar al del i386, con la adición de algunas instrucciones adicionales, como CMPXCHG, una operación atómica de comparación e intercambio , y XADD, una operación atómica de búsqueda y adición que devolvía el valor original (a diferencia de un ADD estándar, que devuelve solo indicadores). Esta generación de CPU ha incorporado hasta 156 listas de instrucciones diferentes. [14]
La arquitectura de rendimiento del i486 es una gran mejora con respecto al i386. Tiene una caché de datos e instrucciones unificada en chip, una unidad de punto flotante (FPU) en chip y una unidad de interfaz de bus mejorada . [15] Debido a la estrecha segmentación, las secuencias de instrucciones simples (como ALU reg,regy ALU reg,im) podían mantener el rendimiento de un solo ciclo de reloj (una instrucción completada cada reloj). En otras palabras, estaba ejecutando alrededor de 1,8 relojes por instrucción. [6] Estas mejoras produjeron una duplicación aproximada del rendimiento de la ALU entera con respecto al i386 a la misma velocidad de reloj . Por lo tanto, un i486 de 16 MHz tenía un rendimiento similar a un i386 de 33 MHz. Con la combinación de CPU y NPU en el chip, tendría una tasa de utilización del bus del 50% para la versión Intel486 de 25 MHz. [16] En otras palabras, con la combinación de CPU y MCP (coprocesador matemático) se obtiene un 40% más de rendimiento que con los coprocesadores matemáticos Intel386 DX e Intel387 DX combinados. [17] El diseño anterior tenía que alcanzar los 50 MHz para ser comparable con una pieza i486 de 25 MHz. [d]
Al igual que en el i386, se podía implementar un modelo de memoria plana de 4 GB. Todos los registros del "selector de segmentos" se podían establecer en un valor neutro en modo protegido , o en cero en modo real , y usar solo los "registros de desplazamiento" de 32 bits (terminología x86 para los registros generales de la CPU utilizados como registros de dirección) como una dirección virtual lineal de 32 bits que evadía la lógica de segmentación. Las direcciones virtuales eran normalmente mapeadas a direcciones físicas por el sistema de paginación, excepto cuando estaba deshabilitado ( el modo real no tenía direcciones virtuales ). Al igual que con el i386, eludir la segmentación de la memoria podía mejorar sustancialmente el rendimiento de algunos sistemas operativos y aplicaciones.
En una placa base de PC típica, se necesitaban cuatro SIMM de 30 pines (8 bits) o un SIMM de 72 pines (32 bits) por banco para que encajaran en el bus de datos de 32 bits del i486 . El bus de direcciones utilizaba 30 bits (A31..A2) complementados con cuatro pines de selección de bytes (en lugar de A0,A1) para permitir cualquier selección de 8/16/32 bits. Esto significaba que el límite de memoria física directamente direccionable también era de 4 gigabytes (2 x 30 palabras de 32 bits = 2 x 32 palabras de 8 bits ).
Intel ofreció varios sufijos y variantes (consulte la tabla). Las variantes incluyen:
La frecuencia máxima del reloj interno (en las versiones de Intel) oscilaba entre 16 y 100 MHz. El modelo i486SX de 16 MHz fue utilizado por Dell Computers .
Uno de los pocos modelos i486 especificados para un bus de 50 MHz (486DX-50) inicialmente tuvo problemas de sobrecalentamiento y se pasó al proceso de fabricación de 0,8 micrómetros . Sin embargo, los problemas continuaron cuando el 486DX-50 se instaló en sistemas de bus local debido a la alta velocidad del bus, lo que lo hizo impopular entre los consumidores generales. El video de bus local se consideró un requisito en ese momento, aunque siguió siendo popular entre los usuarios de sistemas EISA . El 486DX-50 pronto fue eclipsado por el i486DX2 con reloj duplicado , que aunque ejecutaba la lógica de CPU interna al doble de la velocidad del bus externo (50 MHz), era sin embargo más lento porque el bus externo funcionaba a solo 25 MHz. El i486DX2 a 66 MHz (con bus externo de 33 MHz) era más rápido que el 486DX-50, en general.
Las iteraciones más potentes del i486, como OverDrive y DX4, fueron menos populares (esta última disponible solo como pieza OEM), ya que salieron al mercado después de que Intel lanzara la familia de procesadores Pentium de próxima generación . Algunas versiones del DX4 también admitían oficialmente el funcionamiento con bus de 50 MHz, pero era una característica que rara vez se utilizaba.
Los procesadores compatibles con el i486 fueron producidos por empresas como IBM , Texas Instruments , AMD , Cyrix , UMC y STMicroelectronics (anteriormente SGS-Thomson). Algunos eran clones (idénticos a nivel de microarquitectura), otros eran implementaciones de sala limpia del conjunto de instrucciones de Intel. (El requisito de múltiples fuentes de IBM fue una de las razones detrás de su fabricación x86 desde el 80286). Sin embargo, el i486 estaba cubierto por muchas patentes de Intel, incluidas las del i386 anterior. Intel e IBM tenían amplias licencias cruzadas de estas patentes, y a AMD se le otorgaron los derechos sobre las patentes relevantes en el acuerdo de 1995 de una demanda entre las empresas. [19]
AMD produjo varios clones que utilizaban un bus de 40 MHz (486DX-40, 486DX/2-80 y 486DX/4-120) que no tenían equivalente en Intel, así como una pieza especificada para 90 MHz, que utilizaba un reloj externo de 30 MHz, que se vendía solo a fabricantes de equipos originales. La CPU compatible con i486 que funcionaba más rápido, la Am5x86 , funcionaba a 133 MHz y fue lanzada por AMD en 1995. Se planearon piezas de 150 MHz y 160 MHz, pero nunca se lanzaron oficialmente.
Cyrix fabricó una variedad de procesadores compatibles con i486, orientados a los mercados de computadoras de escritorio y de bajo consumo (portátiles), sensibles a los costos. A diferencia de los clones 486 de AMD, los procesadores Cyrix fueron el resultado de ingeniería inversa en sala limpia. Las primeras ofertas de Cyrix incluyeron el 486DLC y el 486SLC, dos chips híbridos que se conectaban a los zócalos 386DX o SX respectivamente, y ofrecían 1 KB de caché (en comparación con los 8 KB de los componentes Intel/AMD de ese momento). Cyrix también fabricó procesadores 486 "reales", que se conectaban al zócalo del i486 y ofrecían 2 u 8 KB de caché. Reloj por reloj, los chips fabricados por Cyrix eran generalmente más lentos que sus equivalentes Intel/AMD, aunque los productos posteriores con cachés de 8 KB fueron más competitivos, aunque llegaron tarde al mercado.
El Motorola 68040 , aunque no era compatible con el i486, se posicionaba a menudo como su equivalente en cuanto a características y rendimiento. En términos de frecuencia de reloj, el Motorola 68040 podía superar significativamente al chip Intel. [20] [21] Sin embargo, el i486 tenía la capacidad de funcionar a una velocidad de reloj significativamente mayor sin sobrecalentarse. El rendimiento del Motorola 68040 se quedó atrás de los sistemas i486 de producción posterior. [ cita requerida ]
Los primeros ordenadores basados en i486 estaban equipados con varias ranuras ISA (utilizando un bus PC/AT emulado ) y, a veces, una o dos ranuras de solo 8 bits (compatibles con el bus PC/XT). [f] Muchas placas base permitían el overclocking de estas desde los 6 u 8 MHz predeterminados hasta quizás 16,7 o 20 MHz (la mitad del reloj del bus i486) en varios pasos, a menudo desde la configuración del BIOS . Especialmente las tarjetas periféricas más antiguas normalmente funcionaban bien a esas velocidades, ya que a menudo utilizaban chips MSI estándar en lugar de diseños VLSI personalizados más lentos (en ese momento) . Esto podía dar ganancias significativas en el rendimiento (como para las tarjetas de vídeo antiguas movidas de un ordenador 386 o 286, por ejemplo). Sin embargo, el funcionamiento más allá de los 8 o 10 MHz a veces podía provocar problemas de estabilidad, al menos en sistemas equipados con SCSI o tarjetas de sonido .
Algunas placas base venían equipadas con un bus EISA de 32 bits que era compatible con el estándar ISA. EISA ofrecía características atractivas como mayor ancho de banda, direccionamiento extendido, compartición de IRQ y configuración de la tarjeta a través de software (en lugar de a través de puentes, interruptores DIP, etc.). Sin embargo, las tarjetas EISA eran caras y, por lo tanto, se utilizaban principalmente en servidores y estaciones de trabajo. Los equipos de escritorio para consumidores solían utilizar el bus local VESA (VLB), más simple y rápido. Desafortunadamente, era propenso a la inestabilidad eléctrica y basada en el tiempo; los equipos de escritorio para consumidores típicos tenían ranuras ISA combinadas con una única ranura VLB para una tarjeta de video. VLB fue reemplazado gradualmente por PCI durante los últimos años del período i486. Pocas placas base de clase Pentium tenían soporte VLB, ya que VLB se basaba directamente en el bus i486, muy diferente del bus Pentium P5. ISA persistió a lo largo de la generación Pentium P5 y no fue completamente reemplazado por PCI hasta la era Pentium III, aunque ISA persistió hasta bien entrada la era Pentium 4, especialmente entre los PC industriales.
Las últimas placas i486 normalmente estaban equipadas con ranuras PCI e ISA y, a veces, con una única ranura VLB. En esta configuración, el rendimiento de VLB o PCI sufría según cómo se conectaran los buses. Inicialmente, la ranura VLB de estos sistemas solía ser totalmente compatible sólo con tarjetas de vídeo (adecuada ya que "VESA" significa Video Electronics Standards Association ); las tarjetas VLB-IDE, multi I/O o SCSI podían tener problemas en placas base con ranuras PCI. El bus VL funcionaba a la misma velocidad de reloj que el bus i486 (básicamente, un bus local), mientras que el bus PCI también dependía normalmente del reloj i486, pero a veces tenía una configuración de divisor disponible a través del BIOS. Esta podía configurarse en 1/1 o 1/2, a veces incluso en 2/3 (para relojes de CPU de 50 MHz). Algunas placas base limitaban el reloj PCI al máximo especificado de 33 MHz y ciertas tarjetas de red dependían de esta frecuencia para obtener velocidades de bits correctas. El reloj ISA normalmente se generaba mediante un divisor del reloj CPU/VLB/PCI.
Uno de los primeros sistemas completos en utilizar el chip i486 fue el Apricot VX FT, producido por el fabricante de hardware británico Apricot Computers . [22] Incluso en el extranjero, en los Estados Unidos, se popularizó como "El primer 486 del mundo".
Las placas i486 posteriores admitieron Plug-And-Play , una especificación diseñada por Microsoft que comenzó como parte de Windows 95 para facilitar la instalación de componentes para los consumidores.
Los procesadores AMD Am5x86 y Cyrix Cx5x86 fueron los últimos procesadores i486 que se utilizaron a menudo en las placas base i486 de última generación. Venían con ranuras PCI y módulos SIMM de 72 pines diseñados para ejecutar Windows 95 y también se usaban para actualizaciones de placas base 80486. Si bien el Cyrix Cx5x86 se desvaneció cuando el Cyrix 6x86 tomó el control, el AMD Am5x86 siguió siendo importante debido a los retrasos del AMD K5 .
Los ordenadores basados en el i486 siguieron siendo populares hasta finales de los años 90, y se utilizaron como procesadores de gama baja para PC de nivel básico. La producción para sistemas de escritorio y portátiles tradicionales cesó en 1998, cuando Intel introdujo la marca Celeron , aunque siguió produciéndose para sistemas integrados hasta finales de los años 2000.
En el papel de ordenador de sobremesa de uso general, las máquinas basadas en i486 siguieron utilizándose hasta principios de la década de 2000, especialmente porque Windows 95 a 98 y Windows NT 4.0 fueron los últimos sistemas operativos de Microsoft en admitir oficialmente sistemas basados en i486. [23] [24] Windows 2000 podía ejecutarse en una máquina basada en i486, aunque con un rendimiento inferior al óptimo, debido al requisito mínimo de hardware de un procesador Pentium. [25] Sin embargo, a medida que fueron superados por los sistemas operativos más nuevos, los sistemas i486 cayeron en desuso, excepto por la compatibilidad con programas más antiguos (sobre todo juegos), especialmente debido a los problemas que surgían al ejecutarse en sistemas operativos más nuevos. Sin embargo, DOSBox estaba disponible para sistemas operativos posteriores y proporciona emulación del conjunto de instrucciones i486, así como compatibilidad total con la mayoría de los programas basados en DOS. [26]
El i486 fue finalmente reemplazado por el Pentium para aplicaciones de computadoras personales , aunque Intel continuó la producción para su uso en sistemas integrados . En mayo de 2006, Intel anunció que la producción del i486 se detendría a fines de septiembre de 2007. [1] [27]