80年代英特尔x86处理器的发展：286、386和486

今天，我们想回顾一下80年代英特尔x86处理器的发展史，它是历史上最丰产的时期之一。 个人计算机的变革时期。

由于其重要性，历史和发展，处理器是PC最有趣的组件之一。 在所有这一切中，很少有公司比蓝色的半导体巨人更能参与所提到的所有方面。 在这篇文章的整个生命周期中，英特尔一直是主角。

内容索引

连续七年的发展

我们希望在本文中涵盖的时间可以追溯到1982年，直到80年代末。 在此期间，基于x86架构的处理器经历了现代计算历史上最快，最杰出的发展之一，并为我们今天了解家用电子产品奠定了一些基础。

图片：Flickr； 保利·罗塔科皮（Pauli Rautakorpi）

我们将讨论Intel 80286及其在IBM PC / AT中的实现，Intel 80386和通过Compaq兴起的PC克隆，以及Intel 80486的发布和开发以及后来成为Pentium的基础。 计算历史概观。

英特尔80286（1982）

图片：Flickr； 亨利·米尔普福德

英特尔80286 （也称为iAPX 286或i286）是英特尔80186和80188处理器的直接继承者，它们都属于x86处理器系列，并且是IBM生产的家用PC的首选CPU。进入八十年代，继续了英特尔与IBM之间的关系。

一些x86规格

与以前的x86处理器版本相比， i286是技术上的重大飞跃 。 P2体系结构使用16位数据总线（因此对处理器进行了分类），地址总线为24位，这是对原始80086的明显改进。 在最新版本中，它们的频率范围从4 MHz到25 MHz。

P2体系结构。 图片：维基共享资源

重点包括在每个时钟周期执行指令方面的改进以及新的指令集的引入，这些指令集大大减少了执行某些任务所需的时间； 其中一些只需不到两个时钟周期即可完成。

第一个x86中的多任务处理的第一步

i286的特点是使用两种操作模式 ，旨在用于多任务应用程序，我们正在谈论保护模式和实模式 。

实模式 （ 实地址模式）是默认情况下在处理器中生效的模式。 保持与以前的x86系列处理器的向后兼容性，并具有直接软件访问系统BIOS的功能 。 由于这种向后兼容性，i286处理器能够使用为其前代产品开发的所有软件，从而使其成为一种非常通用的处理器。 我们强调，这是MS-DOS操作系统和Mi​​crosoft Windows的第一个版本的工作方式。

另一方面，由于保护模式可以快速切换两个不同的进程，因此使处理器能够执行多任务。 它的名称源自程序对设备指令的有限访问 （出现主管的数字），以避免一起使用时发生冲突； 不幸的是，这消除了对许多软件的兼容性，包括一个名为MS-DOS的软件。

IBM的首次亮相

i286在IBM第三代个人计算机PC / AT上发布 。 纽约公司系统的巨大成功推动了微处理器的销售，而AT模型作为家庭计算标准的建立鼓励了与英特尔架构兼容的软件的创建。

IBM PC / AT计算机。 图片：维基共享资源； MBlair Martin。

像往常一样，英特尔并不是唯一的制造商。 在某些情况下（例如 Harris公司 或AMD本身），像IBM本身或当前的AMD这样的公司生产相似且兼容的模型，远远超过了英特尔开发的原始模型的速度。

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英特尔80386（1985）

图片：Flickr； tri

英特尔80286推出后，将进行审查，即英特尔80386（或i386）。 该处理器旨在改进i286中的功能，在x86架构中添加新的操作模式和众多新功能。 这种进步为以后的处理器打下了基础，至少在P6芯片出现之前。

英特尔和IBM的“克隆”

最初的i286是一种旨在简单高效 地 生产的处理器； 最初推出后不久，由于成功，其余制造商开始生产和销售自己的模型版本。 其中一些与原始版本相比有实质性的改进 ，尤其是在达到的频率上。

在发布时， i386在生产和实施中都是昂贵的处理器。 也许这就是IBM直到1987年才开始使用它的原因， Compaq公司（以其价格合理的IBM兼容PC闻名）利用此空间将Compaq Portable 386 / III推向市场并抢占了先机。 IBM PC。 基于北美公司计算机的克隆的黄金时代将开始。

康柏PC是最早使PC与IBM PC兼容的公司之一。 图片维基共享资源； 提香·加鲁蒂（Titian Garuti）

英特尔也不受其他公司的惩罚 。 这就是为什么i386没有获得在Mountain View公司工厂之外制造许可的原因。 但是，AMD和德州仪器（TI）等公司继续开发更快，更实惠的基于i286的处理器。 为了与之抗衡 ，英特尔开发了i386SX ，它是原始i386的廉价版本，与i286有一些相似之处，并且生产起来更容易，更便宜。 该策略将一直持续到1990年代初，当时i386的原始版本开始在AMD的Am386和Cyrix的Cx486出现 。

强大的P3处理器

尽管在速度方面不会像i286那样大幅提升，但i386对于x86处理器而言是一个重大进步。 频率急剧增加，在第一个型号中达到12 MHz，在后来的型号中达到40 MHz。 数据总线也增加了一倍，达到32位，地址总线也增加到32位，并且对指令的执行进行了重要的更改，并出现了IA-32指令集 。

P3架构。 图片：维基共享资源

由于IA-32，与i286软件的兼容性受到限制，但是其实现将为未来20年的x86体系结构奠定基础，并会影响我们在其中使用的x86-64指令集（适用于Intel的Intel 64）。当前的家用设备。

另一方面，i386SX处理器使用16位数据总线和24位地址总线，使其速度比以前的版本慢，尽管它保持了芯片的内部设计，但确实如此。与其他重大改进。

新模式，x86上的相同问题

i386的另一个亮点是再次实现了不同的功能模式。 出于兼容性原因，重新出现了实模式和受保护模式，但是其自身的受保护模式具有重要的新功能，例如删除段或虚拟化多个会话。

不幸的是，执行不力仍然是阻碍这些事态发展的主要因素。 在出现更高级的操作系统之前，它一直是这些处理器功能的主要限制因素。

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英特尔80486（1989）

继i386取得无可否认的成功之后，英特尔开发了下一代x86处理器，目标是改进其在i386上所取得的成就。 这就是P4处理器（在全世界被称为Intel 80486或i486）诞生的方式。

387协处理器和i486SX

除集成了387协处理器外，i486处理器在内部与上一代产品非常相似。 该芯片在电路中包含浮点单元和统一缓存，因此单芯片处理器将变得越来越普遍。 否则，它仍然是数据总线和地址总线上的32位处理器，其余的改进更多地围绕优化指令集或增加频率进行，而不是其他因素。

P4体系结构。 图片：维基共享资源

但是，i486有一个变体，即i486SX，它无需此协处理器即可降低成本。 i486SX的总线大小与原始总线（至少是英特尔）没有不同，因此它以较低的价格成为非常受欢迎的芯片。

对高频的痴迷

i486确实带来了处理器发烧的开始。 由于集成了缓存，英特尔引入了时钟内部频率的重复功能，因此命名为Intel OverDrive。 通过它们，i486处理器可以以更长的频率受益，从而以两倍的频率（然后是三倍的频率）运行以完成指令。

具有这些特性的第一个处理器是i486DX2，它使时钟速度从25 MHz翻了一番，达到了50 MHz，最后一次迭代的是i486DX4，将频率提高了三倍，达到100 MHz，尽管功能最强大。它来自AMD的Am5x86-P75 +，最高可达到150 MHz。

受支持的处理器在x86上重新进入并扩展

i486和i386处理器的体系结构之间的相似之处使i486兼容处理器的制造商可以轻松进行。 随着i386的发布，许可证消失之后， 公众开始普遍将它们称为“克隆” ，尽管该术语仅适用于与原始版本相同的许可证（内部）。

来自其他品牌的Intel 80486的处理器。 图片：MCbx计算机收藏

尽管是市场上最大的资产仍然是其最实惠的价格，但AMD还是这种类型的处理器中最多产的制造商之一，甚至到目前为止（我们已经提到过）推出了比Intel型号更强大的型号。 这也是Cyrix系列产品，是Intel处理器进行逆向工程的结果；它们的处理器性能并不完全相同，因此它们只能依靠负担得起的价格。

其他有趣的名称可能是IBM或Texas Instruments，尽管它们的存在不如x86系列处理器的早期阶段强大。

关于x86处理器的总结

在这段时间内，x86系列处理器经历了其历史上一些最显着的变化。 毫不奇怪，在这些世代出现之后的许多年中，它们为我们所伴随的许多元素奠定了基础。

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