Quatro. Oito. Seis





O primeiro processador produzido em massa com uma densidade de transistor chegando a 1 milhão. Sua aparência mudou a ideia de desempenho do computador para sempre. Darren Yates fala sobre o lendário processador Intel e sua história.



O mercado de CPU para PC hoje é uma máquina de fabricação e distribuição bem estabelecida. Esses processos são aprimorados anualmente e são comparáveis ​​ao mecanismo do relógio. Na verdade, qualquer adiamento da data de lançamento é garantidamente uma notícia.



No entanto, vamos avançar para 1989, quando, após quatro anos de espera, a Intel finalmente lança um de seus modelos de processador mais significativos. É a primeira CPU produzida em massa a atingir a marca de 1 milhão de transistores e o primeiro chip com uma unidade de ponto flutuante integrada (FPU). Posteriormente, ele se tornará um dos primeiros microprocessadores com arquitetura x86 a quebrar a barreira de 100 MHz. Ele também tem uma das batalhas de patentes de tecnologia mais ferozes da história. Este é um processador Intel 80486.



Necessito de velocidade



No final dos anos 1980, as idéias da IBM para o desenvolvimento do "computador pessoal" foram confirmadas. A combinação de software e hardware com componentes compatíveis com IBM está se tornando cada vez mais comum no mercado de PCs. Essa combinação foi um golpe devastador para os computadores domésticos de 8 bits.



Lançado em 1985, os processadores 80386 da Intel também foram um sucesso retumbante, não apenas graças à marca de PC recém-lançada, Compaq. Com o lançamento do primeiro PC em 1981, a IBM pode se tornar o centro de gravidade dos computadores eletrônicos. No entanto, a chegada do Deskpro 386, o primeiro computador da Compaq baseado em 80386, sinalizou uma mudança na liderança no mercado de PCs. Pela primeira vez, um chip tinha processamento de dados de 32 bits, o que poderia impulsionar toda a indústria em 20 anos. Mas, apesar desse sucesso, ele ainda estava longe da arquitetura que conhecemos hoje. O número de operações por segundo no 80386º aumentou 50% em comparação com o 80286º (0,33 vs. 0,21). Mas como não tinha um coprocessador e memória cache embutida, e a demanda por aumentos de desempenho estava crescendo,o 386, com seus 275.000 transistores, não tinha mais nada a oferecer.





Compaq Deskpro 386 — , IBM



O processador 80486, lançado em 1989, recebeu um conjunto de instruções ligeiramente melhorado. Seu principal diferencial foi a velocidade de avanço para a época. Em testes de desempenho em 25 MHz relativamente moderado, superou o processador 80386 com overclock para 33 MHz. Graças à introdução do cache L1 (modesto 8 KB) e FPU integrado, o número médio de operações por segundo no 80486º mais do que dobrou e atingiu o pico em 1 MIPS / MHz. O mais rápido dos processadores 80386 386DX-33 atingiu 10 MIPS. Aqueles que podiam pagar o 80486 de 25 MHz (quando foi lançado, custava três vezes o preço do 386), usavam em média 20 MIPS com um máximo de 25 MIPS. 80486 também tinha muitos outros ases na manga. Por exemplo, um modo de memória de carregamento em lote mais rápido,durante o qual 16 bytes de cache foram transferidos em 5 ciclos de clock. Isso é 3 ciclos mais rápido do que seu antecessor. Como o processador 80386, o endereçamento de 32 bits do 80486 podia lidar com 4 GB de RAM, mas devido aos preços da época, a maioria dos sistemas estava limitada a apenas 16 MB de RAM.



No entanto, graças ao 80486, os usuários puderam ter uma ideia do futuro. Isso aconteceu graças ao lançamento do novo Windows 3.1 da Microsoft, jogos 3D, títulos como Wolfenstein 3D. Muitos PCs também foram atualizados para o Windows 95 ao longo do tempo.



Direitos iguais



A IBM decidiu montar computadores pessoais a partir de componentes prontos de fornecedores e permitiu que os principais parceiros Intel e Microsoft revendessem esses componentes para outras marcas. Foi assim que surgiu a expressão "compatível com IBM", que fazia parte do léxico de todo comprador de computador. Normalmente, um grande número de programas pode ser instalado em computadores compatíveis com IBM. E como nem todo software podia ser instalado em um PC doméstico na década de 1980, pode-se dizer que os PCs compatíveis com IBM revolucionaram o mercado.



O novo IBM 5150 foi um sucesso instantâneo. Além disso, o Blue Giant chegou em tempo recorde. No entanto, com grande sucesso vieram as preocupações com a cadeia de abastecimento e, em um contrato com a Intel para fornecer uma CPU, a IBM exigiu que fornecesse uma segunda fonte de chips caso não pudesse lidar com isso sozinha. A Intel escolheu a AMD. Como resultado do acordo, a AMD obteve acesso aos processadores 8086/88, bem como à nova tecnologia de produção do 80286º CPU. No entanto, essa parceria posteriormente levou a um dos litígios tecnológicos mais violentos da história.





Computador pessoal IBM 51502



Naquela época, o principal cliente da Intel era a IBM, que dominava o mercado de PCs. Embora os PCs compatíveis com a IBM tirassem do mercado os computadores domésticos de 8 bits, o Blue Giant ainda estava perdendo terreno. A Compaq começou a pisar em seus calcanhares, especialmente após o lançamento do processador 80386 da Intel em 1985. O lançamento do Compaq Deskpro 386 no próximo ano foi um evento marcante no novo mundo compatível com IBM. Agora os consumidores perceberam que a CPU dentro da caixa significa mais do que o logotipo colado nela. Além disso, controlando sozinha o processo de fabricação da CPU, a Intel percebeu que tinha um trunfo em suas mãos - e estava pronta para jogá-lo.



Não fale sobre guerra



À medida que a posição da IBM se enfraquecia e a Intel se fortalecia, a última decidiu não compartilhar com a AMD detalhes sobre seu novo tesouro - o processador 80386.



A AMD considerou isso uma violação de seu acordo de troca de tecnologia atual e pediu ao tribunal para resolver a disputa em 1987. A guerra terminou apenas 22 anos depois, em 2009, quando a Intel pagou US $ 1,25 bilhão no acordo final. Portanto, esqueça a questão da Apple versus Samsung - a batalha 'Intel versus AMD' continua sendo o padrão ouro devido à extensão do litígio. Curiosamente, os fundadores da Intel e da AMD trabalharam ao mesmo tempo na empresa pioneira de chips, a Fairchild Semiconductor. Depois de deixar a Fairchild, Gordon Moore e Robert Noyce fundaram a Intel em 1968 e Jerry Sanders fundou a AMD.





Fundadores da Intel (da esquerda para a direita): Andrew Grove, Robert Noyce e Gordon Moore (1978)



Intel Inside







O novo design do 80486 trouxe mudanças que moldaram a cara dos PCs modernos. A versão 486DX2, lançada em março de 1992, recebeu a primeira grande atualização, além do coprocessador integrado e do cache L1. Agora, a velocidade do clock do núcleo da CPU não depende do barramento do sistema frontal e, graças ao fator de multiplicação de dois, os novos chips 486DX2-40 e -50 podem ser instalados no lugar das antigas CPUs de 5 volts e, assim, aumentar significativamente a velocidade do PC. O imensamente popular 486DX2-66 apareceu em agosto do mesmo ano.





Cristal do processador Intel 486DX2-66



Apesar do lançamento do novo processador Pentium de 5ª geração em 1993, a Intel não interrompeu a produção de 486 processadores e, no início de 1994, lançou a série DX4. O cache L1 no DX4-100 dobrou, atingindo 16 KB, e a frequência do clock pela primeira vez atingiu 100 MHz - o mesmo número estava no Pentium-100. Além disso, o 80486 foi o foco da famosa campanha de marketing 'Intel Inside' lançada em 1991.



Ataque dos clones



A decisão de não compartilhar a tecnologia do CPU 80386 com a AMD deu à Intel uma mão livre no crescente mercado de PCs. No entanto, a AMD considerou que o acordo de troca de tecnologia celebrado anteriormente se estende ao 80386, por ser um derivado do 80286. Então, por meio de engenharia reversa, a AMD criou seu próprio chip 'Am386'. O processo supostamente demorou 1,5 ano, mas devido a problemas legais, os chips só chegaram às prateleiras das lojas em 1991. No entanto, os processadores tiveram sucesso porque eram 40 MHz mais rápidos do que o melhor CPU da Intel, que só podia fornecer 33 MHz, e também eram mais baratos e consumiam menos energia.

A primeira geração do Am486 da AMD também seguiu o design dos processadores Intel. Produzidos em abril de 1993, os chips 'Am486DX' eram modelos classificados em 25, 33 e 40 MHz. A segunda geração, 'DX2', lançada no ano seguinte, tinha chips de 50, 66 e 80 MHz. A última geração de chips, o 'DX4', de 1995 representou o melhor desempenho com 120 MHz.





Am486 da AMD com desempenho semelhante ao CPU Intel original



No entanto, o caminho do CPU 486 da AMD até o consumidor não foi fácil. O processo de arbitragem da AMD, originalmente aberto em 1987, levou a uma batalha legal de 8 anos entre fabricantes de chips. Apesar do fato de que a AMD conseguiu recapturar o Am386 da Intel, a batalha pelo 80486 durou até que ambos os lados concordaram com um acordo e a AMD ganhou acesso ao sistema de microinstrução do processador Intel 486. Presumivelmente, essa circunstância levou ao surgimento de duas versões do 486º processador da AMD: a primeira imitou o microcódigo da Intel, a segunda usou o sistema de microinstrução da AMD por meio de um processo chamado 'design de sala limpa'. Para a Intel, era mais importante que o acordo confirmasse que o 80486 foi o último processador clonado pela AMD.



Conheça - Cyrix



Por outro lado, a recém-criada empresa Cyrix interessou-se por 486 CPUs, que na época se especializavam em chips coprocessadores para sistemas 80286/386. Cyrix era um fabricante de chips sem instalações de fabricação próprias. Para a fabricação de processadores, utilizou SGS-Thomson (hoje ST Microelectronics), Texas Instruments e IBM. As primeiras versões do chip 80486 da Cyrix apareceram com o nome de código 486SLC / DLS em 1992 e foram instaladas no módulo 80386. Devido ao fato de os PCs serem muito mais caros do que hoje, havia uma grande demanda por produtos destinados a esses usuários. que queria manter o sistema atual em ordem e simplesmente atualizar o processador. No entanto, o Cyrix 486xLC com cache 1K L1 e sem FPU não era compatível com os processadores 486 originais da Intel. Em 1993, Cyrix lançou o Cx486DX e DX2,e eles se pareciam mais com CPUs Intel.





Cyrix486. O primeiro processador popular da Cyrix.



No entanto, os fabricantes começaram a processar uns aos outros: a Cyrix entrou com uma ação antitruste contra a Intel e a Intel acusou Cyrix de violação de patente. Em janeiro de 1994, graças aos contratos em andamento entre a Intel, a fabricante de chips Texas Instruments e a SGS Thomson, Cyrix venceu um processo judicial desistindo do processo antitruste.



Nesse ínterim, a chegada do Intel Pentium em 1993 com um novo soquete de CPU forçou os proprietários de 486 processadores a procurar alternativas. Inspirado pela vitória do tribunal, Cyrix começou a se especializar em produtos para melhorar o desempenho da CPU. Lançado em 1995, o processador 5x86 fez overclock para 120 MHz e foi um substituto direto para 486 sistemas operando a 3,3 volts. O processador Cyrix 5x86 era essencialmente uma alternativa simplificada e com baixo consumo de energia ao Pentium baseado no núcleo M1. O nível de desempenho 5x86 foi comparável ao Pentium-75.





Cyrix cristal 486ª CPU



Depois de se estabelecer com a Intel em 1995, a AMD também começou a comercializar com sucesso componentes de atualização de PC e lançou o Am5x86 em novembro daquele ano. Era um processador 80486 de 133 MHz significativamente melhorado que oferecia cache L1 duplo e multiplicador X4 integrado para rodar na placa DX original.



Sem surpresa, depois de ver a AMD e a Cyrix barganharem com componentes atualizados, a Intel sacou sua grande arma e lançou o Pentium OverDrive em 1995. Era um processador Intel Pentium aprimorado com um multiplicador de 2,5 dentro do módulo 80486. Ele poderia funcionar a bordo com 5 e 3,3 watts e barramentos com suporte a 25 ou 33 MHz. Mas devido à baixa velocidade - o número máximo é de apenas 83 MHz - e ao alto preço, os chips OverDrive não eram muito usados.





A Intel criou o Overdrive como uma atualização para sistemas 486



Quantos?



Pelos padrões atuais, os PCs fabricados no início dos anos 90 não eram baratos. Um computador baseado no 486DX2-66 com monitor VGA, 4 MB de RAM, disco rígido de 320 MB e CD-ROM de dupla velocidade de marcas como Olivetti ou Compaq foi vendido por cerca de US $ 3.500. Ao mesmo tempo, um PC baseado em Pentium-133 com Windows 95 em 1995 custava até US $ 7.800.



No entanto, uma das decisões mais importantes do consumidor da IBM em relação ao conceito de computador pessoal foi a permissão da Microsoft e da Intel para revender seus próprios produtos para outras marcas. Isso significa que qualquer pessoa com conhecimento e coragem suficientes pode se considerar um fabricante de PC. Muitos começaram assim: um ou dois de cada vez. Isso inclui marcas conhecidas como Gateway e Dell. Ao adquirir componentes de fabricantes menores, você pode economizar até 40%. Ou seja, o preço de um PC teria caído de $ 3.000 para $ 1.800. Sim, ainda mais funcionalidade seria adicionada.



486 hoje



Então, como nosso 80486º se parece 30 anos depois contra o pano de fundo dos chips milagrosos atuais? Não há dúvida de que o desempenho do 486 com um milhão de instruções por segundo é bastante modesto, especialmente em comparação com o atual Ryzen Threadripper 3990X da AMD com 64 núcleos e 500 MIPS por núcleo. Apesar de tudo, você pode encontrar um computador com desempenho semelhante ao 486º CPU do mercado.



Lembre-se de pelo menos STM32F103C8T6 - microcontrolador Cortex-M3 de 32 bits. Ele foi projetado pela ARM, empresa que fabrica CPUs para smartphones, e fabricado pela ST Microelectronics. Sua freqüência de clock é de 72 MHz e a velocidade de 1,25 MIPS. Freqüentemente, o Cortex-M3 é usado em projetos Arduino. Ele pode ser comprado no Ebay por $ 5.





STM32F103 na placa de $ 5 é um pouco mais rápido que 80486



Herança



Com mais de 70 modelos diferentes no arsenal feito pela Intel, AMD e Cyrix (excluindo versões de CPU da IBM, SGS-Thomson, Texas Instruments e outros fabricantes), o 80486º pode competir com o 8086º em termos de número de variedades e modificações.



E ainda, apesar do grande número de gêmeos e versões aprimoradas, a produção do 80486s declinou quando aconteceu a revolução chamada Windows 95. A Microsoft mudou o conceito de computadores pessoais, e a Intel obteve sucesso com o lançamento de novos processadores Pentium.



À medida que o Pentium cresceu em popularidade, a Intel começou a lançar 486s para aplicações industriais, parando a produção apenas uma vez em 2007 e, assim, pavimentou o caminho para o mercado de processadores embarcados em rápido crescimento.



Desde então, mais de uma geração de processadores apareceu e desapareceu, mas o legado do 80486º - o multiplicador de barramento, cache integrado e FPU - ainda estão vivos hoje. Bom trabalho, 80486º.



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