Processore 80486

Aprile 1989, la Intel presenta una nuova interessantissima famiglia di processori. Non solo il nuovo 80486 , ma anche alcune re-implementazioni dei già noti 80386 e relativi chip di contorno.

La Nuova Famiglia di Processori Intel

• Integrazione CHMOS IV (1 micron): Alla base dei nuovi processori c’è una tecnologia avanzata di integrazione, denominata CHMOS IV, che ha permesso di aumentare il numero di transistor per chip e migliorare le performance. La nuova tecnologia ha consentito di superare la soglia del milione di transistor su un singolo chip, permettendo maggiore velocità e minor consumo energetico grazie a una riduzione della distanza che i segnali devono percorrere internamente.
• 80386DX e 80387DX: Intel ha presentato anche versioni migliorate dei già noti 80386DX e 80387DX, il processore e il coprocessore matematico a 32 bit. La nuova tecnologia ha migliorato significativamente le performance:
• Il 386DX a 33 MHz raggiunge 8 VAX MIPS (25 volte più veloce del 8088 a 4.77 MHz).
• Il 387DX a 33 MHz fornisce 3.4 MWhetstones/sec per applicazioni ad alto contenuto matematico, come quelle industriali e commerciali.
• Chip di Supporto: Intel ha anche presentato alcuni chip complementari per supportare la nuova architettura:
• 82385: Controller di cache.
• 82320: Micro Channel Adapter.
• 82350: Chip set compatibile con EISA (Extended Industry Standard Architecture), una nuova architettura per le schede madri.
• 386SX: Una versione a basso consumo e costo del 386, a 16 MHz, progettata per sistemi più piccoli, in particolare i computer portatili. Anche il 386SX ha una versione del coprocessore matematico, il 387SX, e un controller di cache, il 82385SX.

80486: Dettagli e Prestazioni

• Oltre 1 Milione di Transistor: Il 80486 è il secondo processore Intel a integrare oltre un milione di transistor (1,2 milioni di transistor, contro 1 milione per l’80860). Tuttavia, a differenza dell’80860, il 80486 non è un “processore completamente nuovo”, ma una reimplementazione del precedente 80386, con miglioramenti significativi nell’architettura.
• Architettura e Compatibilità: Il 80486 è compatibile con il software scritto per il 80386, senza necessità di ricompilare i sorgenti. Tuttavia, l’architettura interna del 486 è molto più avanzata, tanto che il design ricorda quello di un processore RISC (Reduced Instruction Set Computing), piuttosto che un CISC (Complex Instruction Set Computing) come il 386. Questa architettura ha permesso di ottenere prestazioni superiori.
• Prestazioni a Parità di Clock:
• A 33 MHz, il 80486 è da due a quattro volte più veloce rispetto alla combinazione di 386DX + 387DX + PMMU + Controller di Cache a parità di clock.
• A 33 MHz, il 80486 raggiunge 20 VAX MIPS e 8.2 MWhetstones/sec. Queste performance sono paragonabili a quelle dei mainframe, molto superiori a quelle di un personal computer dell’epoca.
• Esecuzione Istruzioni: Il 80486 esegue molte istruzioni in un solo ciclo di clock. Ad esempio, operazioni come store, load, trasferimento di registro a registro e jump, che con il 386 richiedevano da due a quattro cicli, vengono eseguite in un solo ciclo grazie alla nuova architettura.
• Cache Interna e Architettura Pipeline: Il 80486 è dotato di 8 KB di cache RAM interna, che contribuisce a ridurre i tempi di accesso ai dati. L’architettura pipeline a 5 stadi permette di elaborare più istruzioni in parallelo, migliorando ulteriormente le prestazioni.
• Coprocessore Matematico Interno: Il 80486 integra un coprocessore matematico interno, che esegue le stesse operazioni del 387, ma con un numero inferiore di cicli di clock, grazie a una maggiore efficienza.
• Parallelismo e Prestazioni Aggiuntive: L’unità integer (intera) del 486, mentre attende una risposta dal coprocessore, può continuare a decodificare nuove istruzioni. Questo parallelismo interno contribuisce a ulteriori guadagni di performance.

Caratteristiche Esterne e Supporto Architetturale

• Alta Velocità del Bus: Il 80486 supporta un bus esterno ad alta velocità di 106 Mbits/sec per il trasferimento dati tra la memoria principale e la cache interna, migliorando le performance complessive.
• Architetture Multiprocessore: Il 80486 è progettato per supportare facilmente architetture multiprocessore (più di un 80486 in un sistema), grazie ad alcune istruzioni specifiche per la sincronizzazione tra processori, rendendo possibile la costruzione di sistemi più potenti.
• Supporto Big-Endian: Il 80486 è anche compatibile con formati di dati big-endian, come quelli utilizzati nei sistemi IBM 370 o nei processori 68000 di Motorola. Questo potrebbe suggerire la possibilità di utilizzare il 80486 come emulatore di architetture diverse, sebbene non venga approfondito in dettaglio.

Conclusione

Il 80486 rappresenta una vera rivoluzione rispetto ai precedenti processori Intel, con un significativo aumento delle prestazioni grazie all’integrazione della cache, l’architettura pipeline e l’introduzione del parallelismo interno. Sebbene compatibile con il software 80386, il 486 è molto più veloce e offre una piattaforma potente anche per applicazioni avanzate e sistemi multiprocessore. La sua capacità di eseguire operazioni in un singolo ciclo di clock e il supporto per bus ad alta velocità lo rendono un processore adatto a un ampio range di applicazioni, dalle workstation ai sistemi multiprocessore.