El Intel 486 , denominado oficialmente i486 y también conocido como 80486 , es un microprocesador . Es una continuación de mayor rendimiento del Intel 386 . El i486 se introdujo en 1989. Representa la cuarta generación de CPU compatibles con binarios después del 8086 de 1978, el Intel 80286 de 1982 y el i386 de 1985 .
Fue el primer diseño x86 [c] estrechamente estructurado , así como el primer chip x86 que incluía 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 la versión de 25 y 33 MHz. [1] Un i486 típico de 50 MHz ejecuta 41 millones de instrucciones por segundo Dhrystone MIPS y clasificación de enteros SPEC de 27,9. [3] 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 tubería de cinco etapas con todas las etapas vinculadas a un solo ciclo. La unidad FPU mejorada en el chip fue significativamente más rápida que la FPU i387 por ciclo. La FPU Intel 80387 ("i387") era un coprocesador matemático opcional e independiente que se instalaba en un zócalo de la placa base junto al i386.
El Pentium original sucedió al i486 .
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 que salió la cinta el 1 de marzo. Recibieron el primer silicio de la fabricación el 20 de marzo. [4]
El i486 se anunció en Spring Comdex el 10 de abril de 1989. [1] En el anuncio, Intel declaró que las muestras estarían disponibles en el tercer trimestre y las cantidades de producción se enviarían en el cuarto trimestre. [5] Las primeras PC basadas en i486 se anunciaron a finales de 1989. [6]
La primera actualización importante del diseño del i486 se produjo en marzo de 1992 con el lanzamiento de la serie 486DX2 con reloj duplicado . [7] Fue la primera vez que la frecuencia del reloj del núcleo de la CPU se separó de la frecuencia del reloj del bus del sistema mediante el uso de un multiplicador de reloj dual, compatible con chips 486DX2 a 40 y 50 MHz. En agosto se lanzó el 486DX2-66 de 66 MHz, más rápido. [7]
El procesador Pentium de quinta generación se lanzó en 1993, mientras que Intel continuó produciendo procesadores i486, incluido el 486DX4-100 de triple frecuencia con una velocidad de reloj de 100 MHz y una caché L1 duplicada a 16 KB. [7]
Anteriormente, Intel había decidido no compartir sus tecnologías 80386 y 80486 con AMD. Sin embargo, AMD creía que su acuerdo para compartir tecnología se extendía al 80386 como un derivado del 80286. [7] AMD realizó ingeniería inversa al 386 y produjo el chip Am386DX-40 de 40 MHz , que era más barato y tenía un menor consumo de energía que el mejor chip de Intel. Versión de 33MHz. [7] Intel intentó impedir que AMD vendiera el procesador, pero AMD ganó en los tribunales, lo que le permitió establecerse como un competidor. [8]
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. Al año siguiente se lanzaron chips Am486DX2 de segunda generación con frecuencias de reloj de 50, 66 y 80 MHz. [7] La serie Am486 se completó con un chip DX4 de 120 MHz en 1995. [7]
La larga demanda de arbitraje de 1987 de AMD contra Intel se resolvió en 1995 y AMD obtuvo acceso al microcódigo 80486 de Intel. [7] Esto llevó a la creación de dos versiones del procesador 486 de AMD: una realizada mediante ingeniería inversa a partir del microcódigo de Intel, mientras que la otra utilizó el microcódigo de AMD en un proceso de diseño de sala limpia . Sin embargo, el acuerdo también concluyó que el 80486 sería el último clon de Intel de AMD. [7]
Otro fabricante de clones 486 fue Cyrix , que era un fabricante de chips coprocesadores sin fábrica para sistemas 80286/386. Los primeros procesadores Cyrix 486 , el 486SLC y el 486DLC, se lanzaron en 1992 y utilizaban el paquete 80386. [7] Ambos procesadores Cyrix fabricados por Texas Instruments eran compatibles con pines con los sistemas 386SX/DX, lo que les permitió convertirse en una opción de actualización. [8] Sin embargo, estos chips no podían igualar los procesadores Intel 486, ya que tenían solo 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 al de sus homólogos de Intel. Intel y Cyrix se demandaron mutuamente, Intel presentó una demanda por infracción de patente y Cyrix presentó una demanda antimonopolio . En 1994, Cyrix ganó el caso por infracción de patente y abandonó su demanda antimonopolio. [7]
En 1995, tanto Cyrix como AMD comenzaron a buscar un mercado preparado para los usuarios que deseaban actualizar sus procesadores. Cyrix lanzó un procesador 486 derivado llamado 5x86 , basado en el núcleo Cyrix M1, que tenía una frecuencia de hasta 120 MHz y era una opción para las placas base 486 Socket 3. [7] [8] 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. [7] 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. [8] Kingston Technology lanzó una actualización del sistema 'TurboChip' 486 que utilizaba 133 MHz Am5x86. [7]
Intel respondió fabricando un chip de actualización Pentium OverDrive para placas base 486, que era un núcleo Pentium modificado que funcionaba hasta 83 MHz en placas con un reloj de bus frontal de 25 o 33 MHz. OverDrive no era popular debido a su velocidad y precio. [7] El 486 fue declarado obsoleto ya en 1996, y la compra de una flota de máquinas 486DX4 por parte de un distrito escolar de Florida ese año generó controversia. Las nuevas computadoras equipadas con 486 procesadores en los almacenes de descuento comenzaron a escasear y un portavoz de IBM las llamó "dinosaurio". [9] Sin embargo, incluso después de que la serie de procesadores Pentium se afianzara en el mercado, Intel continuó produciendo 486 núcleos para aplicaciones industriales integradas. Intel interrumpió la producción de procesadores i486 a finales de 2007. [7]
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 comparar e intercambiar , y XADD, una operación atómica de buscar y agregar que devolvió el original. valor (a diferencia de un ADD estándar, que devuelve sólo banderas).
La arquitectura de rendimiento del i486 es una gran mejora con respecto al i386. Tiene una caché de datos e instrucciones unificadas en el chip , una unidad de punto flotante (FPU) en el chip y una unidad de interfaz de bus mejorada . Debido a la estrecha canalización, las secuencias de instrucciones simples (como ALU reg,regy ALU reg,im) podrían mantener el rendimiento de un solo ciclo de reloj (una instrucción completada en cada reloj). En otras palabras, estaba ejecutando alrededor de 1,8 relojes por instrucción. [4] Estas mejoras produjeron una duplicación aproximada del rendimiento de la ALU entera respecto del i386 a la misma velocidad de reloj . Por tanto, un i486 de 16 MHz tenía un rendimiento similar al de un i386 de 33 MHz. 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 podría implementar un modelo de memoria plana de 4 GB. Todos los registros del "selector de segmentos" se pueden configurar en un valor neutral en modo protegido , o en cero en modo real , y usar solo los "registros de compensación" de 32 bits (terminología x86 para registros generales de CPU utilizados como registros de direcciones) como Dirección virtual lineal de 32 bits sin pasar por la lógica de segmentación. Luego, el sistema de localización normalmente asignaba direcciones virtuales a direcciones físicas, excepto cuando estaba deshabilitado (el modo real no tenía direcciones virtuales ). Al igual que con el i386, evitar la segmentación de la memoria podría 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 adaptarse al 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 direccionable directamente era también de 4 gigabytes (2 x 30 palabras de 32 bits = 2 x 32 palabras de 8 bits ).
Intel ofreció varios sufijos y variantes (ver tabla). Las variantes incluyen:
La frecuencia máxima del reloj interno (en las versiones de Intel) osciló entre 16 y 100 MHz. Dell Computers utilizó el modelo i486SX de 16 MHz .
Uno de los pocos modelos i486 especificados para un bus de 50 MHz (486DX-50) inicialmente tuvo problemas de sobrecalentamiento y fue trasladado al proceso de fabricación de 0,8 micrómetros . Sin embargo, los problemas continuaron cuando se instaló el 486DX-50 en sistemas de autobuses locales debido a la alta velocidad del autobús, lo que lo hizo impopular entre los consumidores convencionales. El vídeo del bus local se consideraba 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 interna de la CPU al doble de la velocidad del bus externo (50 MHz), era sin embargo más lento porque el bus externo funcionaba a sólo 25 MHz. El i486DX2 a 66 MHz (con bus externo de 33 MHz) fue más rápido que el 486DX-50, en general.
Las iteraciones de i486 más potentes, como OverDrive y DX4, fueron menos populares (esta última disponible solo como pieza OEM), ya que salieron después de que Intel lanzara la familia de procesadores Pentium de próxima generación . Ciertas versiones del DX4 también admitían oficialmente el funcionamiento del bus de 50 MHz, pero era una característica que rara vez se utilizaba.
* WT = estrategia de caché de escritura directa, WB = estrategia de caché de escritura diferida
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 fuentes múltiples 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 derechos sobre las patentes relevantes en el acuerdo de 1995 sobre una demanda entre las compañías. [10]
AMD produjo varios clones usando un bus de 40 MHz (486DX-40, 486DX/2-80 y 486DX/4-120) que no tenía equivalente Intel, así como una parte especificada para 90 MHz, usando un reloj externo de 30 MHz. que se vendió solo a fabricantes de equipos originales. La CPU compatible con i486 de funcionamiento 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, ubicados en 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 incluían el 486DLC y el 486SLC, dos chips híbridos que se conectaban a los zócalos 386DX o SX respectivamente y ofrecían 1 KB de caché (frente a los 8 KB de las piezas Intel/AMD actuales). 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 i486, a menudo se posicionaba como su equivalente en características y rendimiento. Reloj por reloj, el Motorola 68040 podría superar significativamente al chip Intel. [11] [12] Sin embargo, el i486 tenía la capacidad de funcionar significativamente más rápido sin sobrecalentarse. El rendimiento del Motorola 68040 quedó por detrás del de los sistemas i486 de producción posterior. [ cita necesaria ]
Las primeras computadoras basadas en i486 estaban equipadas con varias ranuras ISA (usando un bus PC/AT emulado ) y, a veces, una o dos ranuras de solo 8 bits (compatibles con el bus PC/XT). [e] Muchas placas base permitieron el overclocking 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 tales velocidades, ya que a menudo usaban chips MSI estándar en lugar de diseños VLSI personalizados más lentos (en ese momento) . Esto podría generar mejoras de rendimiento significativas (como en el caso de tarjetas de video antiguas trasladadas de una computadora 386 o 286, por ejemplo). Sin embargo, el funcionamiento más allá de 8 o 10 MHz podría provocar en ocasiones 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, uso compartido de IRQ y configuración de tarjetas a través de software (en lugar de puentes, interruptores DIP, etc.). Sin embargo, las tarjetas EISA eran costosas y, por lo tanto, se empleaban principalmente en servidores y estaciones de trabajo. Las computadoras de escritorio de consumo a menudo usaban el bus local VESA (VLB) más simple y rápido. Desafortunadamente propenso a la inestabilidad eléctrica y de sincronización; Las computadoras de escritorio de consumo típicas 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 P5 Pentium. ISA persistió durante la generación P5 Pentium y no fue completamente desplazado por PCI hasta la era Pentium III, aunque ISA persistió hasta bien entrada la era Pentium 4, especialmente entre las PC industriales.
Las últimas placas i486 normalmente estaban equipadas con ranuras PCI e ISA y, a veces, con una sola ranura VLB. En esta configuración, el rendimiento de VLB o PCI se vio afectado dependiendo de cómo se unieron los buses. Inicialmente, la ranura VLB en estos sistemas generalmente era totalmente compatible solo con tarjetas de video (adecuada porque "VESA" significa Video Electronics Standards Association ); Las tarjetas VLB-IDE, multi I/O o SCSI podrían tener problemas en placas base con ranuras PCI. El VL-Bus operaba a la misma velocidad de reloj que el i486-bus (básicamente un bus local), mientras que el bus PCI generalmente también dependía del reloj i486, pero a veces tenía una configuración de divisor disponible a través del BIOS. Esto podría 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 británico de hardware Apricot Computers . [13] 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 a los consumidores.
AMD Am5x86 y Cyrix Cx5x86 fueron los últimos procesadores i486 utilizados a menudo en las placas base i486 de última generación. Vienen con ranuras PCI y SIMM de 72 pines que fueron diseñados para ejecutar Windows 95 y también se usaron 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 dados los retrasos del AMD K5 .
Las computadoras basadas en el i486 siguieron siendo populares hasta finales de la década de 1990, sirviendo como procesadores de gama baja para PC de nivel básico. La producción de sistemas tradicionales de escritorio y portátiles cesó en 1998, cuando Intel introdujo la marca Celeron , aunque continuó produciéndose para sistemas integrados hasta finales de la década de 2000.
En la función de computadora de escritorio de uso general, las máquinas basadas en i486 permanecieron en uso 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. [14] [15] Windows 2000 podría ejecutarse en una máquina basada en i486, aunque con un rendimiento inferior al óptimo, debido al requisito mínimo de hardware de un procesador Pentium. [16] Sin embargo, cuando fueron superados por sistemas operativos más nuevos, los sistemas i486 dejaron de usarse, excepto por la compatibilidad con programas más antiguos (sobre todo juegos), especialmente debido a los problemas 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. [17]
El i486 finalmente fue superado 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 finales de septiembre de 2007. [18]