Der erste massenproduzierte Prozessor mit einer Transistordichte von 1 Million. Sein Aussehen veränderte die Idee der Computerleistung für immer. Darren Yates spricht über den legendären Intel-Prozessor und seine Geschichte.
Der heutige PC-CPU-Markt ist eine etablierte Fertigungs- und Vertriebsmaschine. Diese Prozesse werden jährlich verbessert und sind mit dem Uhrwerk vergleichbar. In der Tat ist jede Verschiebung des Veröffentlichungsdatums garantiert eine Neuigkeit.
Lassen Sie uns jedoch auf 1989 zurückblicken, als Intel nach vier Jahren des Wartens endlich eines seiner bedeutendsten Prozessormodelle herausbringt. Es ist die erste Serien-CPU, die die 1-Millionen-Transistor-Marke erreicht, und der erste Chip mit einer integrierten Gleitkommaeinheit (FPU). Anschließend wird es einer der ersten Mikroprozessoren mit x86-Architektur sein, der die 100-MHz-Barriere durchbricht. Es hat auch eine der heftigsten Technologiepatentschlachten in der Geschichte. Dies ist ein Intel 80486-Prozessor.
Bedürfnis nach Geschwindigkeit
In den späten 1980er Jahren wurden die Ideen von IBM für die Entwicklung des "Personal Computers" bestätigt. Die Kombination von Software und Hardware mit IBM-kompatiblen Komponenten ist auf dem PC-Markt immer häufiger geworden. Diese Kombination hat 8-Bit-Heimcomputern einen verheerenden Schlag versetzt.
Die 1985 erschienenen 80386-Prozessoren von Intel waren ebenfalls ein voller Erfolg, nicht zuletzt dank der neu eingeführten PC-Marke Compaq. Mit der Veröffentlichung des ersten PCs im Jahr 1981 hätte IBM zum Schwerpunkt elektronischer Computer werden können. Die Einführung des Deskpro 386, des ersten 80386-basierten Computers von Compaq, signalisierte jedoch einen Führungswechsel auf dem PC-Markt. Zum ersten Mal verfügte ein Chip über eine 32-Bit-Datenverarbeitung, die die gesamte Branche um 20 Jahre vorantreiben konnte. Trotz dieses Erfolgs war er noch weit von der Architektur entfernt, die wir heute kennen. Die Anzahl der Operationen pro Sekunde im 80386. stieg gegenüber dem 80286. um 50% (0,33 gegenüber 0,21). Da es jedoch keinen Coprozessor und keinen eingebauten Cache-Speicher gab und die Nachfrage nach Leistungssteigerungen zunahm,Der 386 mit seinen 275.000 Transistoren hatte nichts mehr zu bieten.
Compaq Deskpro 386 — , IBM
Der 1989 veröffentlichte 80486. Prozessor erhielt einen leicht verbesserten Befehlssatz. Das Hauptunterscheidungsmerkmal war die Durchbruchgeschwindigkeit für diese Zeit. In Leistungstests mit relativ moderaten 25 MHz übertraf es den auf 33 MHz übertakteten 80386-Prozessor. Dank der Einführung des L1-Cache (bescheidene 8 KB) und der integrierten FPU verdoppelte sich die durchschnittliche Anzahl von Operationen pro Sekunde auf dem 80486 und erreichte einen Höchstwert von 1 MIPS / MHz. Der schnellste der 80386 386DX-33-Prozessoren erreichte 10 MIPS. Diejenigen, die sich den 25MHz 80486 leisten konnten (als er zum ersten Mal in den Handel kam, kostete er das Dreifache des Preises des 386), verwendeten durchschnittlich 20 MIPS mit maximal 25 MIPS. 80486 hatte auch viele andere Asse im Ärmel. Zum Beispiel ein schnellerer Batchspeicher-Lademodus,Während dieser Zeit wurden 16 Byte Cache innerhalb von 5 Taktzyklen übertragen. Dies ist 3 Zyklen schneller als sein Vorgänger. Wie der 80386-Prozessor konnte die 32-Bit-Adressierung des 80486 4 GB RAM verarbeiten, aber aufgrund der damaligen Preise waren die meisten Systeme auf nur 16 MB RAM beschränkt.
Dank des 80486 konnten Benutzer jedoch einen Vorgeschmack auf die Zukunft erhalten. Dies geschah dank der Veröffentlichung des neuen Windows 3.1 von Microsoft, 3D-Spielen, Titeln wie Wolfenstein 3D. Viele PCs wurden im Laufe der Zeit auch auf Windows 95 aktualisiert.
Gleichberechtigung
IBM entschied sich für die Montage von PCs aus Standardkomponenten von Anbietern und erlaubte den wichtigsten Partnern Intel und Microsoft, diese Komponenten an andere Marken weiterzuverkaufen. So erschien der Ausdruck "IBM-kompatibel", der im Lexikon jedes Computerkäufers verwendet wurde. In der Regel kann eine große Anzahl von Programmen auf IBM-kompatiblen Computern installiert werden. Und da in den 1980er Jahren nicht jede Software auf einem Heim-PC installiert werden konnte, kann man sagen, dass IBM-kompatible PCs den Markt revolutioniert haben.
Der neue IBM 5150 war ein sofortiger Erfolg. Außerdem hat es der Blaue Riese in Rekordzeit geschafft. Mit großem Erfolg kamen jedoch Bedenken hinsichtlich der Lieferung auf, und in einem Vertrag mit Intel über die Lieferung einer CPU forderte IBM die Bereitstellung einer zweiten Bezugsquelle für Chips, falls dies nicht alleine möglich war. Intel entschied sich für AMD. Als Ergebnis des Vertrags erhielt AMD Zugriff auf 8086/88-Prozessoren sowie auf die neue Produktionstechnologie der 80286. CPU. Diese Partnerschaft führte jedoch später zu einem der gewalttätigsten technologischen Rechtsstreitigkeiten in der Geschichte.
Personal Computer IBM 51502
In jenen Tagen war Intels Hauptkunde IBM, das den PC-Markt dominierte. Obwohl IBM-kompatible PCs 8-Bit-Computer vom Markt verdrängten, verlor der Blue Giant immer noch an Boden. Compaq trat ihm auf die Fersen, insbesondere nach der Veröffentlichung des 80386-Prozessors von Intel im Jahr 1985. Die Veröffentlichung des Compaq Deskpro 386 im nächsten Jahr war ein Meilenstein in der neuen IBM-kompatiblen Welt. Jetzt haben die Verbraucher erkannt, dass die CPU in der Box mehr bedeutet als das darauf geklebte Logo. Als Intel den CPU-Herstellungsprozess im Alleingang kontrollierte, stellte es fest, dass es einen Trumpf in der Hand hatte - und war bereit, ihn zu spielen.
Rede nicht über Krieg
Als die Position von IBM schwächer und Intel stärker wurde, beschloss letzterer, AMD keine Details über seinen neuen Schatz - den 80386. Prozessor - mitzuteilen.
AMD betrachtete dies als Verstoß gegen das derzeitige Technologieaustauschabkommen und forderte das Gericht auf, den Streit 1987 beizulegen. Der Krieg endete nur 22 Jahre später im Jahr 2009, als Intel 1,25 Milliarden US-Dollar für die endgültige Abrechnung auszahlte. Vergessen Sie also Apple gegen Samsung - der Kampf zwischen Intel und AMD bleibt aufgrund der Länge der Rechtsstreitigkeiten der Goldstandard. Interessanterweise arbeiteten die Gründer von Intel und AMD gleichzeitig bei der Pionier-Chip-Firma Fairchild Semiconductor. Nachdem Gordon Moore und Robert Noyce Fairchild verlassen hatten, gründeten sie 1968 Intel und Jerry Sanders gründete AMD.
Intel-Gründer (von links nach rechts): Andrew Grove, Robert Noyce und Gordon Moore (1978)
Intel Inside
Das neue Design des 80486 hat zu Veränderungen geführt, die das Gesicht moderner PCs geprägt haben. Die im März 1992 erschienene Version 486DX2 erhielt neben dem eingebetteten Coprozessor und dem L1-Cache das erste größere Update. Jetzt hängt die Taktrate des CPU-Kerns nicht mehr vom vorderen Systembus ab, und dank des Multiplikationsfaktors von zwei können die neuen 486DX2-40- und -50-Chips die alten 5-Volt-CPUs ersetzen und dadurch die Geschwindigkeit des PCs erheblich erhöhen. Der äußerst beliebte 486DX2-66 erschien im August desselben Jahres.
Intel 486DX2-66 Prozessor Crystal
Trotz der Einführung eines neuen Pentium-Prozessors der 5. Generation im Jahr 1993 stellte Intel die Produktion von 486 Prozessoren nicht ein und veröffentlichte Anfang 1994 die DX4-Serie. Der L1-Cache im DX4-100 verdoppelte sich und erreichte 16 KB, und die Taktfrequenz erreichte zum ersten Mal 100 MHz - die gleiche Zahl war im Pentium-100. Darüber hinaus stand der 80486 im Mittelpunkt der berühmten Marketingkampagne „Intel Inside“, die 1991 gestartet wurde.
Angriff der Klone
Die Entscheidung, die 80386-CPU-Technologie nicht mit AMD zu teilen, gab Intel freie Hand auf dem boomenden PC-Markt. AMD war jedoch der Ansicht, dass sich das zuvor geschlossene Technologieaustauschabkommen auf den 80386 erstreckt, da es sich um ein Derivat des 80286 handelt. Durch Reverse Engineering hat AMD seinen eigenen Am386-Chip entwickelt. Der Prozess dauerte angeblich 1,5 Jahre, aber aufgrund rechtlicher Probleme erreichten die Chips erst 1991 die Verkaufsregale. Trotzdem waren die Prozessoren erfolgreich, da sie 40 MHz schneller waren als die beste CPU von Intel, die nur 33 MHz liefern konnte, außerdem billiger waren und weniger Strom verbrauchten.
Der Am486 der ersten Generation von AMD folgte ebenfalls dem Design von Intel-Prozessoren. Die im April 1993 hergestellten Am486DX-Chips waren Modelle mit 25, 33 und 40 MHz. Die zweite Generation, 'DX2', die im folgenden Jahr veröffentlicht wurde, bestand aus 50-, 66- und 80-MHz-Chips. Die neueste Generation von Chips, der 'DX4' aus dem Jahr 1995, war mit 120 MHz die Spitzenleistung.
Am486 von AMD mit ähnlicher Leistung wie die ursprüngliche Intel-CPU
Der Weg der 486-CPU von AMD zum Verbraucher war jedoch nicht einfach. Die ursprünglich 1987 eingereichte Schiedsklage von AMD führte zu einem achtjährigen Rechtsstreit zwischen Chipherstellern. Trotz der Tatsache, dass AMD es geschafft hat, den Am386 von Intel zurückzuerobern, dauerte der Kampf um den 80486, bis beide Seiten einer Vergleichsvereinbarung zustimmten und AMD Zugang zum Mikrobefehlssystem des Intel 486-Prozessors erhielt. Vermutlich führte dieser Umstand zur Entstehung von zwei Versionen des 486. Prozessors von AMD: Der erste ahmte den Intel-Mikrocode nach, der zweite verwendete das AMD-Mikrobefehlssystem durch einen Prozess namens "Reinraumdesign". Für Intel war es wichtiger, dass die Vergleichsvereinbarung bestätigte, dass der 80486 der letzte geklonte AMD-Prozessor war.
Treffen Sie - Cyrix
Andererseits interessierte sich das neu gegründete Unternehmen Cyrix für 486 CPUs, die sich zu dieser Zeit auf Coprozessorchips für 80286/386 Systeme spezialisierten. Cyrix war ein Chiphersteller ohne eigene Produktionsstätten. Für die Herstellung von Prozessoren verwendete er SGS-Thomson (jetzt ST Microelectronics), Texas Instruments und IBM. Die ersten Versionen des 80486-Chips von Cyrix wurden 1992 unter dem Codenamen 486SLC / DLS veröffentlicht und im 80386-Modul installiert. Aufgrund der Tatsache, dass PCs damals viel teurer waren als heute, bestand eine große Nachfrage nach Produkten für diese Benutzer. Wer wollte das aktuelle System in Ordnung halten und einfach den Prozessor aktualisieren. Der Cyrix 486xLC mit 1 KB L1-Cache und ohne FPU war jedoch nicht mit den ursprünglichen 486-Prozessoren von Intel kompatibel. 1993 veröffentlichte Cyrix die Modelle Cx486DX und DX2.und sie sahen eher aus wie Intel-CPUs.
Cyrix486. Cyrix 'erster beliebter Prozessor.
Trotzdem begannen die Hersteller, sich gegenseitig zu verklagen: Cyrix reichte eine Kartellklage gegen Intel ein, und Intel beschuldigte Cyrix der Patentverletzung. Im Januar 1994 gewann Cyrix dank laufender Verträge zwischen Intel, dem Chiphersteller Texas Instruments und SGS Thomson ein Gerichtsverfahren, während er die Kartellklage aufgab.
Die Ankunft des Intel Pentium im Jahr 1993 mit einem neuen CPU-Sockel zwang die Besitzer von 486 Prozessoren, nach Alternativen zu suchen. Inspiriert vom Sieg des Gerichts spezialisierte sich Cyrix auf Produkte zur Verbesserung der CPU-Leistung. Der 1995 veröffentlichte 5x86-Prozessor übertaktete auf 120 MHz und war ein direkter Ersatz für 486 Systeme, die mit 3,3 Volt betrieben wurden. Der Cyrix 5x86-Prozessor war im Wesentlichen eine vereinfachte, energieeffiziente Alternative zum Pentium auf Basis des M1-Kerns. Das 5x86-Leistungsniveau war vergleichbar mit dem Pentium-75.
Cyrix Kristall 486. CPU
Nachdem AMD 1995 seinen Fall mit Intel beigelegt hatte, brachte AMD auch erfolgreich PC-Upgrade-Komponenten auf den Markt und veröffentlichte im November dieses Jahres den Am5x86. Es war ein deutlich verbesserter 133-MHz-80486-Prozessor, der einen doppelten L1-Cache und einen integrierten X4-Multiplikator für die Ausführung auf der ursprünglichen DX-Karte bot.
Es überrascht nicht, dass Intel, nachdem AMD und Cyrix mit aktualisierten Komponenten verhandelt hatten, seine große Waffe herausholte und 1995 den Pentium OverDrive herausbrachte. Es war ein verbesserter Intel Pentium-Prozessor mit einem Multiplikator von 2,5 im 80486-Modul. Es könnte mit 5 und 3,3 Watt an Bord laufen und Busse mit 25 oder 33 MHz unterstützen. Aufgrund der niedrigen Geschwindigkeit - die maximale Zahl beträgt nur 83 MHz - und des hohen Preises waren OverDrive-Chips jedoch nicht weit verbreitet.
Intel hat Overdrive als Upgrade für 486-Systeme entwickelt
Wie viele?
Nach heutigen Maßstäben waren in den frühen 90er Jahren hergestellte PCs nicht billig. Ein 486DX2-66-basierter Computer mit einem VGA-Monitor, 4 MB RAM, einer 320 MB Festplatte und einer Dual-Speed-CD-ROM von Marken wie Olivetti oder Compaq wurde für etwa 3.500 US-Dollar verkauft. Gleichzeitig kostete ein Pentium-133-basierter PC mit Windows 95 im Jahr 1995 bis zu 7.800 US-Dollar.
Eine der wichtigsten Verbraucherentscheidungen von IBM in Bezug auf das PC-Konzept war jedoch die Erlaubnis von Microsoft und Intel, ihre eigenen Produkte an andere Marken weiterzuverkaufen. Dies bedeutete, dass sich jeder mit ausreichendem Wissen und Mut als PC-Hersteller betrachten konnte. Viele fingen so an: eins oder zwei. Dazu gehören bekannte Marken wie Gateway und Dell. Durch den Kauf von Komponenten kleinerer Hersteller können Sie bis zu 40% sparen. Das heißt, der Preis für einen PC wäre von 3.000 USD auf 1.800 USD gefallen. Ja, es würden noch mehr Funktionen hinzugefügt.
486. heute
Wie sieht unser 80486. 30 Jahre später vor dem Hintergrund der aktuellen Wunderchips aus? Es besteht kein Zweifel, dass die Leistung des 486 mit einer Million Anweisungen pro Sekunde recht bescheiden ist, insbesondere im Vergleich zu AMDs aktuellem Ryzen Threadripper 3990X mit 64 Kernen und behaupteten 500 MIPS pro Kern. Trotzdem gibt es auf dem Markt einen Computer mit ähnlicher Leistung wie die 486. CPU.
Denken Sie an mindestens STM32F103C8T6 - 32-Bit-Cortex-M3-Mikrocontroller. Es wurde von ARM, einem Unternehmen, das CPUs für Smartphones herstellt, entworfen und von ST Microelectronics hergestellt. Die Taktfrequenz beträgt 72 MHz und die Geschwindigkeit 1,25 MIPS. Oft wird der Cortex-M3 in Arduino-Projekten verwendet. Es kann bei Ebay für 5 $ gekauft werden.
STM32F103 auf 5-Dollar-Karte ist etwas schneller als 80486
Erbe
Mit mehr als 70 verschiedenen Modellen im Arsenal von Intel, AMD und Cyrix (ausgenommen CPU-Versionen von IBM, SGS-Thomson, Texas Instruments und anderen Herstellern) kann der 80486 hinsichtlich der Anzahl der Varianten und Modifikationen mit dem 8086 konkurrieren.
Trotz der großen Anzahl von Zwillingen und verbesserten Versionen ging die Produktion der 80486 zurück, als die Revolution mit dem Namen Windows 95 stattfand. Microsoft änderte das Konzept von PCs und Intel wurde mit der Veröffentlichung neuer Pentium-Prozessoren erfolgreich.
Als der Pentium immer beliebter wurde, veröffentlichte Intel 486 für industrielle Anwendungen, stellte die Produktion jedoch nur einmal im Jahr 2007 ein und ebnete damit den Weg für den schnell wachsenden Markt für eingebettete Prozessoren.
Seitdem ist mehr als eine Generation von Prozessoren erschienen und verschwunden, aber das Erbe des 80486. - der Busmultiplikator, der eingebaute Cache und die FPU - sind noch heute lebendig. Gute Arbeit, 80486 ..