Evolució dels processadors intel x86 en els anys 80: 286, 386 i 486

Avui volem repassar un dels períodes més prolífics de la seva història a través de l'evolució dels processadors Intel x86 dels anys vuitanta. Un moment de canvi per als ordinadors personals.

El processador és un dels components més interessants de PC per la seva importància, història i evolució. De tota ella, poques companyies hi ha més involucrades en tots els punts esmentats que el gegant blau dels semiconductors; Intel ha estat un protagonista comptant al llarg de la vida d'aquesta peça.

Índex de continguts

Set anys d'evolució contínua

El període de temps que volem abastar en aquest text data de 1982 fins a finals dels vuitanta; durant aquest temps, els processadors basats en l'arquitectura x86 van viure un dels desenvolupaments més ràpids i destacats de la història de la computació moderna i van asseure algunes de les bases de com entenem avui dia l'electrònica domèstica.

Imatge: Flickr; Pauli Rautakorpi

Parlarem de l'Intel 80286 i la seva implementació en els IBM PC / AT, dels Intel 80386 i l'alçament dels clons de PC a través d'Compaq, així com de el llançament i desenvolupament de l'Intel 80486 i les bases del que després seria Pentium. Un recorregut general per la història de la computació.

Intel 80286 (1982)

Imatge: Flickr; Henry Mühlpfordt

El Intel 80286 (també conegut com iAPX 286, o i286) és el successor directe dels processadors Intel 80186 i 80188, tots pertanyents a la família de processadors x86 i va ser la CPU de preferència dels PC domèstics fabricats per IBM des del seu llançament fins ben entrats els anys vuitanta, continuant la relació entre Intel i IBM.

Algunes de les seves especificacions dels x86

El i286 va ser un salt important pel que fa a especificacions respecte a l'anterior iteració de processadors x86. L'arquitectura P2 usava un bus de dades de 16-bits (d'aquí la categorització el processador) i un bus d'adreces era de 24-bits, una clara evolució respecte a l'80086 original. Mentre que les seves freqüències giraven dels 4 MHz als 25 MHz en les últimes revisions.

Arquitectura P2. Imatge: Wikimedia commons

Destaquen les millores a l'hora d'executar instruccions per cicle de rellotge i la inclusió de nous sets d'instruccions que disminuïen dràsticament el temps necessari per realitzar algunes tasques; algunes d'elles necessitaven menys del doble de cicles de el rellotge per finalitzar-se.

Primers passos en la multitasca en els primers x86

El i286 es va caracteritzar per l'ús de dos modes de funcionament, pensats per a l'ús d'aplicacions multitasca, parlem de la manera protegida i la manera real.

La manera real (mode de direcció real) era el que entrava en rigor per defecte en el processador. Manté la compatibilitat amb processadors anteriors de la família x86 i es caracteritza per l'accés directe del programari a la BIOS de el sistema. Gràcies a aquesta retrocompatibilitat, els processadors i286 podien utilitzar tot el programari desenvolupat per als seus predecessors, el que els convertia en un processador molt versàtil. Destaquem que era la manera en què treballava el sistema operatiu MS-DOS i les primeres versions de Microsoft Windows.

La manera protegit, d'altra banda, donava a el processador la capacitat de realitzar processos multitasca gràcies a la capacitat de commutar dos processos diferents de forma ràpida. El seu nom deriva de l'accés limitat a les instruccions de l'equip per part dels programes (apareix la figura de l'supervisor) per evitar conflictes a l'usar-se en conjunt; per desgràcia, això eliminava la compatibilitat de gran part del programari, inclòs el nomenat MS-DOS.

Un debut de la mà d'IBM

El i286 es va llançar en la tercera generació d'ordinadors personals d'IBM, el PC / AT. El gran èxit de sistema de la companyia novaiorquesa va catapultar les vendes de l'microprocessador i l'establiment de el model AT com a estàndard en la computació domèstica va fomentar la creació de programari compatible amb l'arquitectura d'Intel.

Ordinador IBM PC / AT. Imatge: wikimedia commons; MBlair Martin.

Com és habitual en l'època, Intel no va ser l'única fabricant. Companyies com la pròpia IBM, o l'actual AMD fabricaven models similars i compatibles, en alguns casos (com el de Harris Corporation, o la pròpia AMD) arribant a superar àmpliament la velocitat de el model original desenvolupat per Intel.

ET RECOMENDAMOSIntel descontinua els controladors Thunderbolt 3 de primera generació

Intel 80386 (1985)

Imatge: Flickr; contri

Després del llançament de l'Intel 80286 arribaria la seva revisió, l'Intel 80386 (o i386). Aquest processador aspirava a millorar les característiques presentades en el i286, afegint noves maneres de funcionament i nombroses novetats en l'arquitectura x86. Tal va ser l'avançament que asseuria les bases dels processadors posteriors, al menys, fins a l'aparició dels xips P6.

Els "clons" d'Intel i IBM

El i286 original era un processador dissenyat per a ser produït de forma senzilla i eficient; poc després del seu llançament original, ia causa del seu èxit, la resta dels fabricants van començar a produir i vendre les seves pròpies versions de el model. Algunes d'elles amb millores substancials pel que fa a l'original, especialment en les freqüències aconseguides.

El i386 era, en el seu llançament, un processador car en la seva producció i la seva implementació; potser aquesta fos la raó per la que IBM no comencés a usar-lo fins a 1987, espai que va aprofitar la companyia Compaq (coneguda per les seves PC assequibles compatibles amb IBM) per llançar a mercat el Compaq Portable 386 / III i prendre la davantera a l'oferta de PC IBM. Començaria l'edat d'or dels clons basats en els ordinadors de la companyia nord-americana.

Compaq PC va ser un de les primeres compañçias a fer PC compatibles amb IBM PC. Imatge Wikimedia Commons; Tiziano Garuti

Intel tampoc va quedar impune de còpies per part d'altres companyies; aquest va ser el motiu pel qual el i386 no es llicenciés per a la seva fabricació fora de les fàbriques de la companyia de Mountain View. No obstant això, companyies com AMD i Texas Instruments seguien desenvolupant processadors basats en el i286 cada vegada més ràpids i assequibles; per combatre'ls, Intel va desenvolupar el i386SX, una versió econòmica de l'i386 original amb certes similituds a l'i286 i més fàcil i barat de produir. L'estratègia surtiría efecte fins a principis dels noranta, quan van començar a aparèixer versions de l'i386 original de part d'AMD amb el Am386 i Cyrix amb els seus Cx486.

Els poderosos processadors P3

Tot i que no seria un salt tan substancial pel que fa a velocitat com el i286, l'i386 si que va suposar un important avenç per als processadors x86. La freqüència va augmentar dràsticament, fins als 12 MHz en els primers models, arribant a 40 MHz en posteriors. També es va doblar el bus de dades fins als 32-bits i es va augmentar el bus d'adreces també fins a 32-bits, així com es van introduir importants canvis l'execució d'instruccions, apareixent el conjunt d'instruccions IA-32.

Arquitectura P3. Imatge: wikimedia commons

A causa de l'IA-32 la compatibilitat amb el programari de l'i286 va ser limitada, però la seva implementació establiria les bases de l'arquitectura x86 durant els propers 20 anys, i influiria en els conjunts d'instruccions x86-64 (Intel 64 per a Intel) que fem servir en els equips de domèstics actuals.

D'altra banda, els processadors i386SX treballaven amb un bus de dades de 16-bits i un bus d'adreces de 24-bits, pel que era més lent, com el seu predecessor, encara que mantenia el disseny interior de l'xip, que sí que comptava amb altres millores importants.

Noves maneres, mateixos problemes en x86

Un altre punt destacable d'el i386 va ser la implementació, de nou, de diferents maneres funcionals. Tornava a aparèixer la manera real i la manera protegida per qüestions de compatibilitat, però feia acte de presència una manera protegida propi amb importants novetats, com l'eliminació de segments o la virtualització de diverses sessions.

Per desgràcia, la seva pobra implementació va continuar sent el principal llast per a aquestes novetats; va continuar sent un important limitador de les capacitats d'aquests processadors fins a l'aparició de sistemes operatius més avançats.

ET RECOMENDAMOSCorsair One PRO Review en Espanyol (Anàlisi completa)

Intel 80486 (1989)

Després de l'incontestable èxit de l'i386, Intel va desenvolupar la següent generació de processadors x86 amb l'objectiu de millorar el que havia aconseguit amb el i386. Així naixerien els processadors P4, coneguts mundialment com els Intel 80486, o i486.

El coprocessador 387 i el i486SX

Els i486 són molt similars al seu anterior generació a nivell intern, excepte per la integració de l'coprocessador 387; aquest xip incloïa una unitat de coma flotant i cau unificat dins el circuit, des d'ell començarien a fer-se cada vegada més comú els processadors de xip monolític. Per la resta, seguia sent un processador de 32-bits al bus de dades i el d'adreces i la resta de les millores giraven més entorn de l'optimització del conjunt d'instruccions, o l'augment de les freqüències, que altres factors.

Arquitectura P4. Imatge: wikimedia commons

No obstant això, existia una variant de l'i486, el i486SX, que prescindia d'aquest coprocessador per abaratir costos. El i486SX no tenia una mida de el bus diferent del seu original (al menys per part d'Intel), per la qual cosa va resultar un xip molt popular per la seva menor preu.

L'obsessió per les altes freqüències

El que sí que va portar el i486 va ser l'inici de la febre dels MHz en els processadors. Intel va introduir, gràcies a la inclusió de la memòria cau integrada, la duplicació de les freqüències internes de el rellotge, la seva denominació era Intel OverDrive. A través d'elles, els i486 podien operar a l'doble (I més tard el triple) de les seves freqüències per a la finalització d'instruccions, beneficiant-aquelles més llargues.

El primer processador amb aquestes característiques va ser el i486DX2, que duplicava la velocitat de el rellotge dels 25 MHz, fins als 50 MHz. L'última iteració d'aquest tipus va ser la de l'i486DX4, triplicant les freqüències fins arribar als 100 MHz, encara que la més potent venir de la mà d'AMD amb el Am5x86-P75 + que arribava als 150 MHz.

Els processadors compatibles entren de nou i s'amplian en x86

Les similituds entre l'arquitectura dels i486 i i386 va posar les coses fàcils als fabricants de processadors compatibles amb i486. Després de la desaparició de les llicències amb el llançament dels i386, el públic va començar a denominar-los popularment com "clons", encara que aquest terme només s'apliqués a aquells idèntics (internament) als originals.

Processadors derivats de l'Intel 80486 d'altres marques. Imatge: MCbx Computer Collection

Un dels fabricants més prolífics de processadors d'aquest tipus d'AMD, arribant fins i tot (com ja hem esmentat) a llançar models més potents que les variants d'Intel, encara que la seva major basa en el mercat seguia sent el seu preu més assequible. Aquesta era també la línia de Cyrix, resultat de l'enginyeria inversa de processadors Intel seus processadors no rendien exactament igual, de manera que es recolzaven en preus assequibles.

Altres noms d'interès podrien ser IBM o Texas Instruments, encara que la seva presència era menys forta que en estadis anteriors de la família de processadors x86.

Unes paraules finals sobre els processadors x86

Els processadors de la família x86 van viure alguns dels canvis més destacats de la seva història durant aquesta època. No en va, es van asseure les bases de molts dels elements que ens acompanyarien anys després que veiessin la llum en aquestes generacions.

Et recomanem la lectura de la nostra guia sobre les millors plaques base

Sens dubte, es tracta d'un dels períodes més bonics de la computació moderna, i els primers estadis de la computació domèstica tal com la coneixem avui. Si vols saber més sobre aquest component, et convidem a llegir el nostre article sobre el salt generacional d'Intel Pentium 4 a Intel Core.