Процессор Intel 486
10 апреля 1989 г. было
объявлено о выпуске процессора Intel 486DX. Архитектура процессора не была повторением
или улучшением Intel 386, а представляла совершенно оригинальное решение. Фактически,
это была настоящая вычислительная машина, выполненная на одном кристалле кремния,
у которой имелась оперативная память, периферийные устройства и даже набор микропрограмм
для обработки внешних команд. По сути это означало возможность совершенствования
внутреннего устройства микросхемы процессора, не меняя внешнего интерфейса.
То есть появлялась возможность многократно увеличивать производительность компьютера,
меняя только процессор (для компьютеров с процессором Intel 386, например, нужно
было повышать тактовую частоту, но это требовало серьезной доработки системной
платы, поэтому чаще всего процессор с частотой 33 и 40 МГц припаивался, а не
устанавливался в сокет).
Если рассмотреть внутреннее
устройство нового процессора, то оказывалось, что он только внешне напоминал
Intel 386, хоть и работал с системой команд х86. "Внутри" использовался
RISC-процессор, который имел сокращенный набор команд х8б, а остальные команды,
которые он не мог выполнять непосредственно, преобразовывались вспомогательными
блоками в цепочку инструкций. Такое оригинальное решение было вызвано тем, что
программисты использовали, в большинстве случаев, ограниченный набор команд
процессоров х86 (CISC-процессоров), а остальные появлялись в
программах крайне редко.
Поэтому использование ядром сокращенного набора команд позволяло упростить конструкцию
микросхемы и увеличить скорость работы процессора.
Примечание
CISC (Complex Instruction
Command Set) — процессора полным набором команд, в частности, это процессоры
семейства х86. Набор команд CISC (концепция CISC) был разработан для удобства
программистов, которые в те давние времена вынуждены были писать программы для
маломощных компьютеров на языке Ассемблера (очень кропотливая и нудная работа!).
Для ускорения процесса разработки программ в систему команд CISC были введены
удобные команды, которые как бы представляли собой маленькие подпрограммы. В
итоге, команды CISC-процессора имеют разную длину и время выполнения. К тому
же CISC-процессор не отличается высокой производительностью, т. к. для выполнения
некоторых команд требуется несколько машинных тактов.
RISC (Reduced Instruction
Set Computer) — процессор с сокращенным набором команд. В процессорах с набором
команд (концепцией) RISC все команды имеют одинаковую длину и формат, а также
простую адресацию памяти. Каждая команда выполняет только простые действия за
один такт. Программный код для таких процессоров легко поддается оптимизации,
поэтому удается получить большую производительность для одной и той же технологии.
Разделение внутренней архитектуры
на ядро и периферийные блоки в дальнейшем позволило организовать работу ядра
на повышенной частоте. То есть интерфейс процессора работал на тактовой частоте,
которую поддерживала системная плата, а ядро функционировало на более высокой,
например, удвоенной или утроенной тактовой частоте.
Дополнительным способом повышения производительности оказалось решение разместить на кристалле также и кэш первого уровня. Теперь кэш второго уровня, который оставался на системной плате, использовался только тогда, когда не хватало объема внутреннего кэша.
Кроме изменения внутренней архитектуры, в процессоре Intel 486 появилась возможность работать с внешней памятью в пакетном режиме. Данный режим характеризуется тем, что процессор может прочитать или записать данные в ОЗУ целым блоком, не указывая каждый раз конкретную ячейку памяти. Так, указав адрес начала требуемого блока памяти чипсету (микросхемам системной платы, которые отвечают за работу с памятью и интерфейсами), процессор последовательно обращается к ячейкам памяти, тем самым сокращая время для пересылки данных.
Такие нововведения в архитектуру процессора в дальнейшем позволили совершенствовать как сам процессор, так и конструкцию системной платы, а также создавать новые типы микросхем оперативной памяти. Заметим, что пакетный режим стал наиболее популярным в настоящее время для процессоров класса Pentium.
