Evoluția Microprocesoarelor

IBM-PC/AT, 80286

În februarie 1982, Intel lanseazã 80286, deschizând epoca computerelor AT (Advanced Technology), spre deosebire de cele bazate pe 808x, numite XT (eXtended Technology). Viteza sa era de câteva ori mai mare decât cea a predecesorilor, aceasta datorându-se atât tehnicilor interne îmbunatatite (avea de trei ori puterea unui circuit pe 16 biti al momentului), cât si frecventei mai mari la care lucra (6, 8, 10, 12, apoi 16 MHz, versiuni exotice rulând la 20 si chiar 25 MHz). Acest procesor cu peste 100.000 tranzistori detinea douã moduri de lucru: modul real si modul protejat (real and protected mode), pentru a-l face compatibil cu programele scrise pentru 8086. În modul real, el functiona ca un 8086 veritabil, dar executând operatiile de câteva ori mai repede, iar în modul protejat putea adresa 16 MB de memorie fizicã si 1 GB de memorie virtualã. Un dezavantaj marcant a fost imposibilitatea comutãrii din modul protejat în modul real fãrã a se reseta, neajuns remediat de urmasul sãu, 80386.Avantajele lui 286 în fata predecesorilor au fost vizibile doar în 1990, odatã cu lansarea lui Windows 3.0, epoca în care 386 era cel mai popular procesor. Intentia lui Intel a fost producerea unui CPU care sã suporte multitasking (rularea simultana a mai multe programe), dar din lipsa suportului software el nu a putut beneficia de aceasta functie decât în foarte micã masurã.

286 a fost primul procesor Intel care putea rula toate programele scrise pentru predecesori. De altfel, deplina compatibilitate software avea sa devinã unul dintre marile atuuri ale producãtorului. La sase ani dupã lansarea sa, în lume functionau nu mai putin de 15 milioane PC-uri bazate pe 286.

În aceastã perioadã a început sã se impunã coprocesorul matematic 80287 care, ca si predecesorul 8087, a fost conceput pentru a realiza unele operatii matematice utilizate la acea vreme în aplicatii complexe, unde simpla emulare a acestora de cãtre procesorul principal nu era suficientã, din considerente de vitezã. De exemplu, înmultirea era realizatã de CPU din pas în pas (prin adunare repetatã), pe când coprocesorul o calculeazã „dintr-un foc” si comunicã procesorului rezultatul, acest mod de operare marind considerabil viteza în aplicatii precum cele din familia CAD sau cele grafice.

În octombrie 1985, Intel lanseazã 80386 (sau pe scurt 386), un procesor revolutionar, cu 275.000 tranzistori si socket cu 132 de pini, a cãrui arhitecturã pe 32 biti s-a pãstrat pâna în zilele noastre. Toti urmasii sãi, de la 486 pâna la Pentium 4 si Athlon 64, se bazeazã pe aceeasi arhitecturã, numitã IA-32. El putea adresa o memorie de 4 GB fãrã necesitatea folosirii mecanismelor de segmentare, iar viteza sa, la început de 16, apoi de 20, 25, 33 si chiar 40 MHz, o depasea pe cea a lui 286 în toate aplicatiile, indiferent dacã ele se foloseau de arhitectura pe 32 de biti a procesorului. Daca predecesorul sãu dispunea de facilitãti multitasking limitate, 80386 reuseste sã elimine toate aceste probleme, putând realiza (cu ajutorul software-ului) un multitasking real. 386 poate opera în trei moduri: real, protejat (pentru compatibilitatea cu 8086 si 80286) si modul virtual. În primele douã moduri, el ruleazã programele specifice (evident, mult mai rapid), dar cum software-ul nu beneficiazã de toate facilitatile sale, nu poate fi pusã în valoare adevarata sa performantã. Modul virtual este ceva nou: în acest mod, procesorul poate simula în acelasi timp, de un numar de ori teoretic infinit, operarea în mod real. Practic, pot rula concomitent mai multe instante ale sistemelor de operare, avantajul cel mai vizibil fiind posibilitatea aplicatiilor DOS de a rula simultan sub Windows. Daca una dintre ele se blocheazã, corupând o zona proprie de memorie, sistemul de operare o eliminã pur si simplu; însã dacã programul deterioreazã si date din afara partitiei sale, sistemul se poate bloca complet. Problema a fost solutionatã doar de aparitia lui Windows NT, o decadã mai târziu.

Procesorul 80386 a existat în mai multe versiuni, ele fiind descrise în continuare.

Primul membru al familiei, 386DX a apãrut în 1985. Fiind un procesor complet pe 32 biti, registrii interni, bus-ul intern si cel extern functionau pe 32 de biti. Frecventele sale se situau între 16 si 33 MHz, dar fabricanti precum AMD sau Cyrix l-au „fortat” pâna la 40 MHz, clonele sale fiind practic identice si rulând la fel de bine software-ul scris pentru versiunea Intel.În urma vânzarilor masive ale procesoarelor 286, Intel a capãtat potenta financiarã care i-a permis construirea pe cont propriu a mai multor fabrici de procesoare, iar colaborarea cu producatorii secundari, precum Advanced Micro Devices, NEC sau Harris, a fost înghetatã. Astfel au apãrut primele procese din istoria fabricantilor de microprocesoare: Intel vroia sa anuleze al doilea acord de schimb de patente, sustinând ca acesta se referea strict la 8086/8088 si 286, în timp ce AMD sustinea ca acordul e valabil pentru toate procesoarele x86. Primul conflict judiciar dintre AMD si Intel a avut loc în anul 1987.În iunie 1988 apare o versiune simplificatã (din motive de pret) a lui DX, numitã 386SX. Ca si 286, 386SX este limitat la doar 16 biti în privinta comunicãrii cu memoria. Totusi, intern el este identic cu 386DX, contine registri pe 32 biti, deci are posibilitatea de a rula software pe 32 biti. Ca si 286, el adreseaza memoria pe 24 de biti, spre deosebire de cei 32 ai lui 386DX, deci poate folosi maxim doar 16 MB RAM, fatã de cei 4 GB ai lui DX. Cu toate acestea, Windows 3.1 rula aproape la fel de rapid pe 386SX ca pe un 386DX.Acest procesor a fost cel care a pus capãt productiei de 286, deoarece la un pret identic oferea performante net superioare. Pentru sistemele mobile a fost proiectatã o variantã dedicatã, 386SL, care functiona cu voltaj scazut si integra functii de power management (economisire a consumului). Însa adevarata lui inovatie constã în prezenta unui controller de memorie cache (de 16-64 KB, exterioarã microprocesorului), aceasta anticipând introducerea cache-ului în generatiile urmatoare de procesoare.