Entwicklung der Intel x86-Prozessoren in den 80er Jahren: 286, 386 und 486

Heute möchten wir eine der produktivsten Perioden ihrer Geschichte durch die Entwicklung der Intel x86-Prozessoren der achtziger Jahre betrachten. Eine Zeit des Wandels für PCs.

Der Prozessor ist aufgrund seiner Bedeutung, Geschichte und Entwicklung eine der interessantesten Komponenten des PCs. Von alledem sind nur wenige Unternehmen stärker an allen genannten Punkten beteiligt als der blaue Halbleiterriese. Intel war während des gesamten Lebens dieses Stücks ein ständiger Protagonist.

Inhaltsverzeichnis

Sieben Jahre kontinuierliche Weiterentwicklung

Der Zeitraum, den wir in diesem Text behandeln möchten, reicht von 1982 bis Ende der achtziger Jahre; In dieser Zeit erlebten Prozessoren, die auf der x86-Architektur basieren, eine der schnellsten und bemerkenswertesten Entwicklungen in der Geschichte des modernen Computing und legten einige Grundlagen für unser heutiges Verständnis der Heimelektronik.

Bild: Flickr; Pauli Rautakorpi

Wir werden über den Intel 80286 und seine Implementierung im IBM PC / AT, den Intel 80386 und den Aufstieg der PC-Klone durch Compaq sowie über die Einführung und Entwicklung des Intel 80486 und die Grundlagen dessen sprechen, was später Pentium werden sollte. Ein allgemeiner Rundgang durch die Geschichte des Rechnens.

Intel 80286 (1982)

Bild: Flickr; Henry Mühlpfordt

Der Intel 80286 (auch als iAPX 286 oder i286 bekannt) ist der direkte Nachfolger der Intel 80186- und 80188-Prozessoren, die alle zur x86-Prozessorfamilie gehören, und war die CPU der Wahl für Heim-PCs, die von IBM bis zum Start hergestellt wurden bis weit in die achtziger Jahre, Fortsetzung der Beziehung zwischen Intel und IBM.

Einige seiner x86-Spezifikationen

Der i286 war ein großer Spezifikationssprung gegenüber der vorherigen Iteration von x86-Prozessoren. Die P2-Architektur verwendete einen 16-Bit-Datenbus (daher die Kategorisierung des Prozessors) und einen Adressbus mit 24 Bit, eine deutliche Weiterentwicklung des ursprünglichen 80086. Während ihre Frequenzen in den letzten Revisionen zwischen 4 MHz und 25 MHz lagen.

P2-Architektur. Bild: Wikimedia Commons

Zu den Highlights zählen Verbesserungen bei der Ausführung von Anweisungen pro Taktzyklus und die Aufnahme neuer Befehlssätze, die die für die Ausführung einiger Aufgaben erforderliche Zeit drastisch verkürzen. Einige von ihnen benötigten weniger als das Doppelte der Taktzyklen.

Erste Schritte beim Multitasking im ersten x86

Der i286 zeichnete sich durch die Verwendung von zwei Betriebsarten aus, die für die Verwendung von Multitasking-Anwendungen vorgesehen sind. Es handelt sich um den geschützten Modus und den Real-Modus.

Der Real-Modus (Real- Adress-Modus) war derjenige, der standardmäßig im Prozessor in Kraft trat. Erhält die Abwärtskompatibilität mit früheren Prozessoren der x86-Familie und bietet direkten Softwarezugriff auf das System-BIOS. Dank dieser Abwärtskompatibilität konnten i286-Prozessoren die gesamte für ihre Vorgänger entwickelte Software verwenden, was sie zu einem sehr vielseitigen Prozessor machte. Wir weisen darauf hin, dass das MS-DOS- Betriebssystem und die ersten Versionen von Microsoft Windows auf diese Weise funktioniert haben.

Der geschützte Modus hingegen gab dem Prozessor die Möglichkeit zum Multitasking, da zwei verschiedene Prozesse schnell umgeschaltet werden konnten. Sein Name leitet sich vom eingeschränkten Zugriff der Programme auf die Anweisungen des Geräts ab (die Abbildung des Supervisors erscheint), um Konflikte bei gemeinsamer Verwendung zu vermeiden. Leider wurde dadurch die Kompatibilität für einen Großteil der Software, einschließlich der mit dem Namen MS-DOS, aufgehoben.

Ein Debüt von IBM

Der i286 wurde auf der dritten Generation von IBM-PCs, dem PC / AT, veröffentlicht. Der enorme Erfolg des Systems des New Yorker Unternehmens katapultierte den Verkauf des Mikroprozessors und die Etablierung des AT-Modells als Standard für Heimcomputer förderte die Entwicklung von Software, die mit der Intel-Architektur kompatibel ist.

IBM PC / AT-Computer. Bild: Wikimedia Commons; MBlair Martin.

Intel war wie damals nicht der einzige Hersteller. Unternehmen wie IBM selbst oder das aktuelle AMD stellten in einigen Fällen ähnliche und kompatible Modelle her (wie das der Harris Corporation oder AMD selbst) und übertrafen damit die Geschwindigkeit des von Intel entwickelten Originalmodells bei weitem.

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Intel 80386 (1985)

Bild: Flickr; Contri

Nach dem Start des Intel 80286 würde seine Überprüfung kommen, der Intel 80386 (oder i386). Dieser Prozessor zielte darauf ab, die im i286 vorgestellten Funktionen zu verbessern und der x86-Architektur neue Betriebsmodi und zahlreiche neue Funktionen hinzuzufügen. Dies war der Fortschritt, der den Grundstein für spätere Prozessoren legen würde, zumindest bis zum Erscheinen der P6-Chips.

Die "Klone" von Intel und IBM

Der ursprüngliche i286 war ein Prozessor, der einfach und effizient hergestellt werden konnte. Kurz nach seiner ursprünglichen Markteinführung und aufgrund seines Erfolgs begannen die übrigen Hersteller, ihre eigenen Versionen des Modells zu produzieren und zu verkaufen. Einige von ihnen mit erheblichen Verbesserungen gegenüber dem Original, insbesondere bei den erreichten Frequenzen.

Der i386 war zum Start ein teurer Prozessor in seiner Produktion und Implementierung; Vielleicht war dies der Grund, warum IBM es erst 1987 nutzte, ein Bereich, den das Unternehmen Compaq (bekannt für seine erschwinglichen IBM-kompatiblen PCs) nutzte, um den Compaq Portable 386 / III auf den Markt zu bringen und die Führung im Angebot zu übernehmen. IBM PC. Das goldene Zeitalter der Klone, die auf den Computern des nordamerikanischen Unternehmens basieren, würde beginnen.

Compaq PC war eines der ersten Unternehmen, das PCs mit IBM PC kompatibel machte. Bild Wikimedia Commons; Tizian Garuti

Intel wurde auch von anderen Unternehmen nicht ungestraft gelassen. Aus diesem Grund wurde der i386 nicht für die Herstellung außerhalb der Fabriken des Unternehmens Mountain View lizenziert. Unternehmen wie AMD und Texas Instruments entwickelten jedoch weiterhin schnellere und kostengünstigere i286-basierte Prozessoren. Um ihnen entgegenzuwirken, entwickelte Intel den i386SX, eine kostengünstige Version des ursprünglichen i386 mit einigen Ähnlichkeiten zum i286, die einfacher und billiger herzustellen ist. Die Strategie würde bis Anfang der neunziger Jahre in Kraft treten, als Versionen des ursprünglichen i386 von AMD mit dem Am386 und Cyrix mit ihrem Cx486 zu erscheinen begannen.

Die leistungsstarken P3-Prozessoren

Obwohl es kein so großer Geschwindigkeitssprung wie der i286 wäre, war der i386 ein bedeutender Fortschritt für die x86-Prozessoren. Die Frequenz stieg dramatisch auf 12 MHz in den ersten Modellen und erreichte in späteren Modellen 40 MHz. Der Datenbus wurde ebenfalls auf 32 Bit verdoppelt und der Adressbus wurde ebenfalls auf 32 Bit erhöht, und wichtige Änderungen wurden an der Ausführung von Befehlen vorgenommen, und der IA-32-Befehlssatz erschien.

P3-Architektur. Bild: Wikimedia Commons

Aufgrund des IA-32 war die Kompatibilität mit der i286-Software begrenzt, aber seine Implementierung würde die Grundlagen für die x86-Architektur für die nächsten 20 Jahre legen und die x86-64-Befehlssätze (Intel 64 für Intel) beeinflussen, in denen wir verwenden aktuelle Haushaltsgeräte.

Auf der anderen Seite arbeiteten die i386SX-Prozessoren mit einem 16-Bit - Datenbus und einem 24-Bit-Adressbus, was ihn wie seinen Vorgänger langsamer machte, obwohl das interne Design des Chips beibehalten wurde, was zählte mit anderen wichtigen Verbesserungen.

Neue Modi, gleiche Probleme auf x86

Ein weiteres Highlight des i386 war wiederum die Implementierung verschiedener Funktionsmodi. Der Real-Modus und der geschützte Modus wurden aus Kompatibilitätsgründen wieder angezeigt, aber ein eigener geschützter Modus wurde mit wichtigen neuen Funktionen wie dem Entfernen von Segmenten oder der Virtualisierung mehrerer Sitzungen angezeigt.

Leider war die schlechte Umsetzung weiterhin die Hauptursache für diese Entwicklungen. Bis zum Aufkommen fortschrittlicherer Betriebssysteme war es weiterhin ein wesentlicher Begrenzer der Fähigkeiten dieser Prozessoren.

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Intel 80486 (1989)

Nach dem unbestreitbaren Erfolg des i386 entwickelte Intel die nächste Generation von x86-Prozessoren mit dem Ziel, das zu verbessern, was mit dem i386 erreicht wurde. So würden die P4-Prozessoren geboren, die weltweit als Intel 80486 oder i486 bekannt sind.

Der 387 Coprozessor und der i486SX

Die i486-Prozessoren sind ihrer vorherigen Generation intern sehr ähnlich, mit Ausnahme der Integration des 387-Coprozessors. Dieser Chip enthielt eine Gleitkommaeinheit und einen einheitlichen Cache innerhalb der Schaltung, wodurch monolithische Chipprozessoren immer häufiger wurden. Ansonsten war es immer noch ein 32-Bit-Prozessor auf dem Datenbus und dem Adressbus, und der Rest der Verbesserungen drehte sich mehr um die Optimierung des Befehlssatzes oder die Erhöhung der Frequenzen als um andere Faktoren.

P4-Architektur. Bild: Wikimedia Commons

Es gab jedoch eine Variante des i486, den i486SX, der auf diesen Coprozessor verzichtete, um die Kosten zu senken. Der i486SX hatte keine andere Busgröße als sein Original (zumindest von Intel), daher war er für seinen niedrigeren Preis ein sehr beliebter Chip.

Die Besessenheit mit hohen Frequenzen

Was der i486 brachte, war das Einsetzen des MHz-Fiebers in Prozessoren. Intel führte dank der Integration des integrierten Cache-Speichers die Verdoppelung der internen Frequenzen der Uhr ein. Der Name war Intel OverDrive. Durch sie könnten i486-Prozessoren mit der doppelten (und später dreifachen) Frequenz arbeiten, um Anweisungen zu vervollständigen, und von längeren profitieren.

Der erste Prozessor mit diesen Eigenschaften war der i486DX2, der die Taktrate von 25 MHz auf 50 MHz verdoppelte. Die letzte Iteration dieses Typs war die des i486DX4, bei der die Frequenzen auf 100 MHz verdreifacht wurden, obwohl die leistungsstärkste Es kam von AMD mit dem Am5x86-P75 +, der 150 MHz erreichte.

Unterstützte Prozessoren betreten x86 erneut und erweitern es

Die Ähnlichkeiten zwischen der Architektur der i486- und i386-Prozessoren machten es Herstellern von i486-kompatiblen Prozessoren leicht. Nachdem die Lizenzen mit dem Start des i386 verschwunden waren, begann die Öffentlichkeit, sie im Volksmund als "Klone" zu bezeichnen, obwohl dieser Begriff nur für diejenigen galt, die (intern) mit den Originalen identisch waren.

Prozessoren von anderen Marken von Intel 80486 abgeleitet. Bild: MCbx Computer Collection

Einer der produktivsten Hersteller von Prozessoren dieses Typs von AMD, der sogar (wie bereits erwähnt) leistungsstärkere Modelle als die Intel-Varianten auf den Markt gebracht hat, obwohl sein größter Vorteil auf dem Markt immer noch der günstigste Preis war. Das war auch die Cyrix- Linie, das Ergebnis des Reverse Engineering von Intel-Prozessoren, deren Prozessoren nicht genau die gleiche Leistung erbrachten, sodass sie sich auf erschwingliche Preise stützten.

Andere interessante Namen könnten IBM oder Texas Instruments sein, obwohl ihre Präsenz weniger stark war als in früheren Phasen der x86-Prozessorfamilie.

Ein letztes Wort zu x86-Prozessoren

Die Prozessoren der x86-Familie erlebten in dieser Zeit einige der bemerkenswertesten Veränderungen in ihrer Geschichte. Es überrascht nicht, dass der Grundstein für viele der Elemente gelegt wurde, die uns Jahre nach ihrer Entdeckung in diesen Generationen begleiten würden.

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Ohne Zweifel ist es eine der schönsten Perioden des modernen Computing und die ersten Phasen des Home Computing, wie wir es heute kennen. Wenn Sie mehr über diese Komponente erfahren möchten, laden wir Sie ein, unseren Artikel über den Generationssprung von Intel Pentium 4 zu Intel Core zu lesen.