Процессоры с архитектурой x и Pentium
Архитектура 80x86 создавалась несколькими независимыми группами разработчиков, которые развивали ее более 15 лет, добавляя новые возможности к первоначальному набору команд.
Микропроцессор 8080 был построен на базе накапливающего сумматора (аккумулятора), но архитектура 8086 была расширена дополнительными регистрами. Поскольку почти каждый регистр в этой архитектуре имеет определенное назначение, 8086 по классификации частично можно отнести к машинам с накапливающим сумматором, а частично– к машинам с регистрами общего назначения, и его можно назвать расширенной машиной с накапливающим сумматором. Микропроцессор 8086 (точнее его версия 8088 с 8-битовой внешней шиной) стал основой, завоевавшей впоследствии весь мир серии компьютеров IBM PC, работающих под управлением операционной системы MS-DOS.
В 1980 г. был анонсирован сопроцессор плавающей точки 8087. Эта архитектура расширила 8086 почти на 60 команд работы с плавающей точкой. Ее архитекторы отказались от расширенных накапливающих сумматоров для того, чтобы создать некий гибрид стеков и регистров, по сути, расширенную стековую архитектуру. Полный набор стековых команд дополнен ограниченным набором команд типа регистр – память.
Анонсированный в 1982 г. микропроцессор 80286 еще дальше расширил архитектуру 8086. Была создана сложная модель распределения и защиты памяти, расширено адресное пространство до 24 разрядов, а также добавлено несколько команд. Поскольку очень важно было обеспечить выполнение программ, разработанных для 8086, в 80286 без изменений, был предусмотрен режим реальных адресов, позволяющий машине выглядеть почти как 8086. В 1984 г. компания IBM объявила об использовании этого процессора в своей новой серии персональных компьютеров IBM PC/AT.
В 1987 г. появился микропроцессор 80386, который расширил архитектуру 80286 до 32 бит. В дополнение к 32-битовой архитектуре с 32-битовыми регистрами и 32-битовым адресным пространством в микропроцессоре 80386 появились новые режимы адресации и дополнительные операции.
Все эти расширения превратили 80386 в машину, по идеологии близкую к машинам с регистрами общего назначения. Наряду с механизмом сегментации памяти в микропроцессор 80386 была добавлена поддержка страничной организации памяти. Как и 80286, микропроцессор 80386 имеет режим выполнения программ, написанных для 8086. Хотя базовой операционной системой для этих микропроцессоров оставалась MS-DOS, тем не менее 32-разрядная архитектура и страничная организация памяти послужили основой для переноса на эту платформу операционной системы UNIX. Следует отметить, что для процессора 80286 была создана операционная система XENIX (сокращенный вариант системы UNIX).
Последующие процессоры (80486 в 1989 г. и Pentium в 1993 г.) были нацелены на увеличение производительности и добавили к видимому пользователем набору команд только три новые команды, облегчившие организацию многопроцессорной работы.
Семейство процессоров i486 (i486SX, i486DX, i486DX2 и i486DX4), в котором сохранились система команд и методы адресации процессора i386, уже имеет некоторые свойства RISC-микропроцессоров. Например, наиболее употребительные команды выполняются за один такт. Компания Intel для оценки производительности своих процессоров ввела в употребление специальную характеристику, которая называется рейтингом iCOMP. Компания надеется, что эта характеристика станет стандартной тестовой оценкой и будет применяться другими производителями микропроцессоров, однако последние с понятной осторожностью относятся к системе измерений производительности, введенной компанией Intel. Ниже, в табл. 4.1, приведены сравнительные характеристики некоторых процессоров компании Intel на базе рейтинга iCOMP.
Процессоры i486SX и i486DX – это 32-битовые процессоры с внутренней кэш-памятью емкостью 8 Кб и 32-битовой шиной данных. Основное отличие между ними состоит в том, что в процессоре i486SX отсутствует интегрированный сопроцессор плавающей точки. Поэтому он имеет меньшую цену и применяется в системах, для которых не очень важна производительность при обработке вещественных чисел.
Для этих систем обычно возможно расширение с помощью внешнего сопроцессора i487SX.
Процессоры Intel OverDrive и i486DX2 практически идентичны. Однако кристалл OverDrive имеет корпус, который может устанавливаться в гнездо расширения сопроцессора i487SX, применяемое в ПК на базе i486SX. В процессорах OverDrive и i486DX2 применяется технология удвоения внутренней тактовой частоты, что позволяет увеличить производительность процессора почти на 70 %. Процессор i486DX4/100 использует технологию утроения тактовой частоты. Он работает с внутренней тактовой частотой 99 МГц, в то время как внешняя тактовая частота (частота, на которой работает внешняя шина) составляет 33 МГц. Этот процессор практически обеспечивает равные возможности с машинами класса 60 МГц Pentium.
Появившийся в 1993 г. процессор Pentium ознаменовал собой новый этап в развитии архитектуры x86, связанный с адаптацией многих свойств процессоров с архитектурой RISC. Он изготовлен по 0,8-микронной
БиКМОП технологии и содержит 3,1 млн транзисторов. Первоначальная
Таблица 4.1. Характеристики процессоров
Процессор |
Тактовая частота, Мгц |
Рейтинг iСOMP |
386SX 386SL 386DX 386DX i486SX i486SX i486SX i486DX i486DX2 i486DX i486DX2 i486DX4 i486DX4 Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium 
|