I486

El Intel 486, oficialmente llamado i486 y también conocido como 80486, es un microprocesador. Es una continuación de mayor rendimiento del Intel 386. El i486 se introdujo en 1989. Representa la cuarta generación de CPU compatibles binarias después del 8086 de 1978, el Intel 80286 de 1982 y el i386 de 1985.

Fue el primer diseño x86 estrechamente estructurado, así como el primer chip x86 en incluir más de un millón de transistores. Ofrecía una gran memoria caché en el chip y una unidad de coma flotante integrada.

Un i486 típico de 50 MHz ejecuta alrededor de 40 millones de instrucciones por segundo (MIPS), alcanzando un rendimiento máximo de 50 MIPS. Es aproximadamente el doble de rápido que el i386 o el i286 por ciclo de reloj. El rendimiento mejorado del i486 se debe a su tubería de cinco etapas con todas las etapas vinculadas a un solo ciclo. La unidad FPU mejorada en el chip fue significativamente más rápida que la FPU i387 por ciclo. La Intel 80387 FPU ("i387") era un coprocesador matemático opcional e independiente que se instalaba en un zócalo de placa base junto con el i386.

El i486 fue reemplazado por el Pentium original.

Historia

El i486 se anunció en Spring Comdex en abril de 1989. En el anuncio, Intel declaró que las muestras estarían disponibles en el tercer trimestre y las cantidades de producción se enviarían en el cuarto trimestre. Las primeras PC basadas en i486 se anunciaron a fines de 1989.

La primera actualización importante del diseño del i486 se produjo en marzo de 1992 con el lanzamiento de la serie 486DX2 con reloj duplicado. Fue la primera vez que la frecuencia del reloj del núcleo de la CPU se separó de la frecuencia del reloj del bus del sistema mediante el uso de un multiplicador de reloj dual, compatible con chips 486DX2 a 40 y 50 MHz. El 486DX2-66 de 66 MHz más rápido se lanzó en agosto.

El procesador Pentium de quinta generación se lanzó en 1993, mientras que Intel continuó produciendo procesadores i486, incluido el 486DX4-100 de triple velocidad de reloj con una velocidad de reloj de 100 MHz y una caché L1 duplicada a 16 KB.

Anteriormente, Intel había decidido no compartir sus tecnologías 80386 y 80486 con AMD. Sin embargo, AMD creía que su acuerdo de tecnología compartida se extendía al 80386 como un derivado del 80286. AMD realizó ingeniería inversa del 386 y produjo el chip Am386DX-40 de 40 MHz, que era más barato y tenía un consumo de energía menor que el de Intel. la mejor versión de 33 MHz. Intel intentó evitar que AMD vendiera el procesador, pero AMD ganó en los tribunales, lo que le permitió establecerse como competidor.

AMD siguió creando clones y lanzó el chip Am486 de primera generación en abril de 1993 con frecuencias de reloj de 25, 33 y 40 MHz. Los chips Am486DX2 de segunda generación con frecuencias de reloj de 50, 66 y 80 MHz se lanzaron al año siguiente. La serie Am486 se completó con un chip DX4 de 120 MHz en 1995.

La prolongada demanda de arbitraje de 1987 de AMD contra Intel se resolvió en 1995 y AMD obtuvo acceso al microcódigo 80486 de Intel. Esto condujo a la creación de dos versiones del procesador 486 de AMD: una con ingeniería inversa a partir del microcódigo de Intel, mientras que la otra utilizó el microcódigo de AMD en un proceso de desarrollo de sala limpia. Sin embargo, el acuerdo también concluyó que el 80486 sería el último clon de Intel de AMD.

Otro fabricante de clones 486 fue Cyrix, que era un fabricante de chips de coprocesador fabless para sistemas 80286/386. Los primeros procesadores Cyrix 486, el 486SLC y el 486DLC, se lanzaron en 1992 y utilizaron el paquete 80386. Ambos procesadores Cyrix fabricados por Texas Instruments eran compatibles con los pines de los sistemas 386SX/DX, lo que les permitió convertirse en una opción de actualización. Sin embargo, estos chips no podían competir con los procesadores Intel 486, ya que solo tenían 1 KB de memoria caché y no tenían un coprocesador matemático incorporado. En 1993, Cyrix lanzó sus propios procesadores Cx486DX y DX2, que tenían un rendimiento más cercano al de los homólogos de Intel. Intel y Cyrix se demandaron entre sí, Intel por infracción de patente y Cyrix por reclamos antimonopolio. En 1994, Cyrix ganó y abandonó su demanda antimonopolio.

En 1995, tanto Cyrix como AMD comenzaron a buscar un mercado listo para los usuarios que deseaban actualizar sus procesadores. Cyrix lanzó un procesador 486 derivado llamado 5x86, basado en el núcleo Cyrix M1, que tenía una frecuencia de hasta 120 MHz y era una opción para las placas base 486 Socket 3. AMD lanzó un chip de actualización Am5x86 de 133 MHz, que era esencialmente un 80486 mejorado con el doble de caché y un multiplicador cuádruple que también funcionaba con las placas base 486DX originales. Am5x86 fue el primer procesador en utilizar la clasificación de rendimiento de AMD y se comercializó como Am5x86-P75, con afirmaciones de que era equivalente al Pentium 75. Kingston Technology lanzó un 'TurboChip' Actualización del sistema 486 que usaba un Am5x86 de 133 MHz.

Intel respondió creando un chip de actualización Pentium OverDrive para placas base 486, que era un núcleo Pentium modificado que funcionaba hasta 83 MHz en placas con un reloj de bus frontal de 25 o 33 MHz. OverDrive no era popular debido a la velocidad y el precio. El 486 fue declarado obsoleto ya en 1996, y la compra de una flota de máquinas 486DX4 por parte de un distrito escolar de Florida ese año generó controversia. Las nuevas computadoras equipadas con procesadores 486 en los almacenes de descuento comenzaron a escasear, y un portavoz de IBM lo llamó 'dinosaurio'. Sin embargo, incluso después de que la serie de procesadores Pentium se afianzara en el mercado, Intel continuó produciendo 486 núcleos para aplicaciones industriales integradas. Intel suspendió la producción de procesadores i486 a finales de 2007.

Mejoras

La arquitectura 486DX2

El conjunto de instrucciones del i486 es muy similar al del i386, con la adición de algunas instrucciones adicionales, como CMPXCHG, una operación atómica de comparación e intercambio, y XADD, una operación atómica de obtención y adición que devolvió el valor original (a diferencia de un ADD estándar, que solo devuelve indicadores).

La arquitectura de rendimiento del i486 es una gran mejora con respecto al i386. Tiene una instrucción unificada en chip y caché de datos, una unidad de punto flotante (FPU) en chip y una unidad de interfaz de bus mejorada. Debido a la estrecha canalización, las secuencias de instrucciones simples (como ALU reg,reg y ALU reg,im) podrían mantener el rendimiento de un solo ciclo de reloj (una instrucción completada cada reloj). Estas mejoras produjeron una duplicación aproximada en el rendimiento de ALU entero sobre el i386 a la misma frecuencia de reloj. Por lo tanto, un i486 de 16 MHz tenía un rendimiento similar al de un i386 de 33 MHz. El diseño anterior tenía que alcanzar los 50 MHz para ser comparable con una parte i486 de 25 MHz.

Diferencias entre i386 e i486

• Una caché de 8 KB en chip (nivel 1) SRAM almacena las instrucciones y datos más recientes (16 KB y/o revés en algunos modelos posteriores). El i386 no tenía caché interno, pero apoyó una caché más lenta (no oficialmente un caché de nivel 2 porque i386 no tenía ningún nivel interno 1 caché).
• Un protocolo de bus externo mejorado para permitir la coherencia de caché y un nuevo modo de ráfaga para los accesos de memoria para llenar una línea de caché de 16 bytes dentro de cinco ciclos de autobús. El 386 necesitaba ocho ciclos de autobuses para transferir la misma cantidad de datos.
• Tightly coupled pipelining completa una instrucción simple como ALU reg,reg o ALU reg,im cada ciclo del reloj (después de una latencia de varios ciclos). El i386 necesitaba dos ciclos de reloj.
• FPU integrada (desactivado o ausente en modelos SX) con un bus local dedicado; junto con algoritmos más rápidos en hardware más extenso que en el i387, esto realizó cálculos de punto flotante más rápido que la combinación i386/i387.
• Mejora del rendimiento de MMU.
• Nuevas instrucciones: XADD, BSWAP, CMPXCHG, INVD, WBINVD, INVLPG.

Al igual que en el i386, se podría implementar un modelo de memoria plana de 4 GB. Todos los "selectores de segmento" los registros se pueden establecer en un valor neutral en modo protegido, o en cero en modo real, y utilizando solo los 'registros de compensación' de 32 bits; (terminología x86 para registros de CPU generales utilizados como registros de direcciones) como una dirección virtual lineal de 32 bits que pasa por alto la lógica de segmentación. El sistema de paginación normalmente asignaba las direcciones virtuales a las direcciones físicas, excepto cuando estaba deshabilitado. (El modo Real no tenía direcciones virtuales). Al igual que con el i386, eludir la segmentación de la memoria podría mejorar sustancialmente el rendimiento de algunos sistemas operativos y aplicaciones.

En una placa base de PC típica, se requerían cuatro SIMM de 30 pines (8 bits) o un SIMM de 72 pines (32 bits) por banco para adaptarse al bus de datos de 32 bits del i486. El bus de direcciones usaba 30 bits (A31..A2) complementados con cuatro pines de selección de bytes (en lugar de A0, A1) para permitir cualquier selección de 8/16/32 bits. Esto significaba que el límite de la memoria física directamente direccionable también era de 4 gigabytes (2³⁰ palabras de 32 bits = 2³² 8 -bit palabras).

Modelos

Intel ofreció varios sufijos y variantes (consulte la tabla). Las variantes incluyen:

• Intel RapidCAD: un Intel 486DX especialmente empaquetado y una unidad de punto flotante (FPU) diseñado como reemplazos compatibles con pines para un procesador i386 y 80387 FPU.
• i486SL-NM: i486SL basado en i486SX.
• i487SX (P23N): i486DX con un pin extra vendido como actualización FPU a los sistemas i486SX; Cuando se instaló el i487SX, se aseguró de que un i486SX estaba presente en la placa base pero lo desactivaba, asumiendo todas sus funciones.
• i486 OverDrive (P23T/P24T): i486SX, i486SX2, i486DX2 o i486DX4. Marcado como procesadores de actualización, algunos modelos tenían diferentes pinouts o habilidades de manipulación de voltaje de chips "estándar" de la misma velocidad. Fitted to a coprocessor or "OverDrive" socket on the motherboard, they worked the same as the i487SX.

La frecuencia máxima del reloj interno (en las versiones de Intel) osciló entre 16 y 100 MHz. Dell Computers utilizó el modelo i486SX de 16 MHz.

Uno de los pocos modelos i486 especificados para un bus de 50 MHz (486DX-50) inicialmente tuvo problemas de sobrecalentamiento y se pasó al proceso de fabricación de 0,8 micrómetros. Sin embargo, los problemas continuaron cuando el 486DX-50 se instaló en sistemas de bus local debido a la alta velocidad del bus, lo que lo hizo impopular entre los consumidores principales. El video del bus local se consideró un requisito en ese momento, aunque siguió siendo popular entre los usuarios de los sistemas EISA. El 486DX-50 pronto fue eclipsado por el i486DX2 con reloj duplicado, que aunque ejecutaba la lógica interna de la CPU al doble de la velocidad del bus externo (50 MHz), era más lento porque el bus externo funcionaba a solo 25 MHz. El i486DX2 a 66 MHz (con bus externo de 33 MHz) fue más rápido que el 486DX-50, en general.

Las iteraciones i486 más potentes, como OverDrive y DX4, fueron menos populares (esta última disponible solo como pieza OEM), ya que aparecieron después de que Intel lanzara la familia de procesadores Pentium de última generación. Ciertos pasos del DX4 también admitían oficialmente la operación de bus de 50 MHz, pero era una característica que rara vez se usaba.

	Modelo	CPU/bus velocidad del reloj	Voltaje	L1 cache*	Presentada	Notas
	i486DX (P4)	20, 25 MHz 33 MHz 50 MHz	5 V	8 KB WT	Abril de 1989 Mayo de 1990 Junio de 1991	El chip original sin multiplicador de reloj
	i486SL	20, 25, 33 MHz	5 V o 3.3 V	8 KB WT	Noviembre de 1992	Versión de baja potencia del i486DX, VCore reducido, SMM (Modo de Gestión de Sistemas), reloj de parada y características de ahorro de energía, principalmente para uso en computadoras portátiles
	i486SX (P23)	16, 20, 25 MHz 33 MHz	5 V	8 KB WT	Septiembre de 1991 Septiembre de 1992	Un i486DX con la parte FPU discapacitada; versiones posteriores tuvieron la FPU eliminada de la matriz para reducir el área y por lo tanto el costo.
	i486DX2 (P24)	40/20, 50/25 MHz 66/33 MHz	5 V	8 KB WT	Marzo de 1992 Agosto de 1992	El reloj de procesador interno corre al doble de la velocidad del reloj de autobús externo
	i486DX-S (P4S)	33 MHz; 50 MHz	5 V o 3.3 V	8 KB WT	Junio de 1993	SL Enhanced 486DX
	i486DX2-S (P24S)	40/20 MHz, 50/25 MHz, ()66/33 MHz)	5 V o 3.3 V	8 KB WT	Junio de 1993
	i486SX-S (P23S)	25, 33 MHz	5 V o 3.3 V	8 KB WT	Junio de 1993	SL mejorado 486SX
	i486SX2	50/25, 66/33 MHz	5 V	8 KB WT	Marzo de 1994	i486DX2 con discapacidad FPU
	IntelDX4 (P24C)	75/25, 100/33 MHz	3.3 V	16 KB WT	Marzo de 1994	Diseñado para funcionar a velocidad de reloj triple (no cuadruple, como se cree a menudo; el DX3, que estaba destinado a correr a 2,5× la velocidad del reloj, nunca fue liberado). Los modelos DX4 que incluían caché de espaldas fueron identificados por un láser "corporaEW" grabado en su superficie superior, mientras que los modelos de escritura-a través fueron identificados por "CUM".
	i486DX2WB (P24D)	50/25 MHz, 66/33 MHz	5 V	8 KB WB	Octubre de 1994	Caché de vuelta habilitado.
	IntelDX4WB	100/33 MHz	3.3 V	16 KB WB	Octubre de 1994
	i486DX2 (P24LM)	90/30 MHz, 100/33 MHz	2.5 a 2,9 V	8 KB WT	1994
	i486GX	hasta 33 MHz	3.3 V	8 KB WT		CPU ultra-bajo de potencia incorporada con todas las características del bus de datos externo i486SX y 16 bits. Esta CPU es para aplicaciones integradas de batería y manuales.

*WT = estrategia de caché de escritura directa, WB = estrategia de caché de escritura diferida

Otros fabricantes de CPU tipo 486

ST ST486DX2-40 STMicroelectronics

UMC Green CPU U5SX

Cyrix Cx486DRx2

Los procesadores compatibles con el i486 fueron producidos por empresas como IBM, Texas Instruments, AMD, Cyrix, UMC y STMicroelectronics (anteriormente SGS-Thomson). Algunos eran clones (idénticos a nivel de microarquitectura), otros eran implementaciones de sala limpia del conjunto de instrucciones de Intel. (El requisito de fuente múltiple de IBM fue una de las razones detrás de su fabricación x86 desde el 80286). Sin embargo, el i486 estaba cubierto por muchas patentes de Intel, incluso del i386 anterior. Intel e IBM tenían amplias licencias cruzadas de estas patentes, y AMD obtuvo los derechos de las patentes relevantes en el acuerdo de 1995 de una demanda entre las empresas.

AMD produjo varios clones usando un bus de 40 MHz (486DX-40, 486DX/2-80 y 486DX/4-120) que no tenía equivalente Intel, así como una parte especificada para 90 MHz, usando un bus de 30 MHz reloj externo, que se vendió solo a OEM. La CPU compatible con i486 de ejecución más rápida, la Am5x86, funcionó a 133 MHz y fue lanzada por AMD en 1995. Se planearon piezas de 150 MHz y 160 MHz, pero nunca se lanzaron oficialmente.

Cyrix fabricó una variedad de procesadores compatibles con i486, posicionados en los mercados sensibles a los costos de escritorio y de bajo consumo (laptops). A diferencia de los 486 clones de AMD, los procesadores Cyrix fueron el resultado de la ingeniería inversa de sala limpia. Las primeras ofertas de Cyrix incluían el 486DLC y el 486SLC, dos chips híbridos que se conectaban a los zócalos 386DX o SX respectivamente y ofrecían 1 KB de caché (frente a los 8 KB de las piezas Intel/AMD actuales). Cyrix también hizo "real" 486, que se conectaba al zócalo del i486 y ofrecía 2 u 8 KB de caché. Reloj por reloj, los chips fabricados por Cyrix eran generalmente más lentos que sus equivalentes de Intel/AMD, aunque los productos posteriores con cachés de 8 KB eran más competitivos, aunque llegaron tarde al mercado.

El Motorola 68040, aunque no es compatible con i486, a menudo se posicionó como su equivalente en funciones y rendimiento. Reloj por reloj, el Motorola 68040 podría superar significativamente al chip Intel. Sin embargo, el i486 tenía la capacidad de funcionar significativamente más rápido sin sobrecalentarse. El rendimiento del Motorola 68040 quedó rezagado con respecto a los sistemas i486 de producción posterior.

Placas base y buses

El primer sistema 486 del Reino Unido en la cubierta de BYTE, septiembre de 1989

Las primeras computadoras basadas en i486 estaban equipadas con varias ranuras ISA (usando un bus PC/AT emulado) y, a veces, una o dos ranuras de solo 8 bits (compatibles con el bus PC/XT). Muchas placas base permitieron el overclocking de estos desde los 6 u 8 MHz predeterminados hasta quizás 16,7 o 20 MHz (la mitad del reloj del bus i486) en varios pasos, a menudo desde la configuración del BIOS. Especialmente las tarjetas periféricas más antiguas normalmente funcionaban bien a tales velocidades, ya que a menudo usaban chips MSI estándar en lugar de diseños VLSI personalizados más lentos (en ese momento). Esto podría brindar ganancias de rendimiento significativas (como en el caso de tarjetas de video antiguas que se movieron de una computadora 386 o 286, por ejemplo). Sin embargo, el funcionamiento por encima de los 8 o 10 MHz a veces puede dar lugar a problemas de estabilidad, al menos en sistemas equipados con SCSI o tarjetas de sonido.

Algunas placas base venían equipadas con un bus EISA de 32 bits que era compatible con versiones anteriores del estándar ISA. EISA ofrecía características atractivas como mayor ancho de banda, direccionamiento extendido, uso compartido de IRQ y configuración de tarjetas a través de software (en lugar de puentes, interruptores DIP, etc.). Sin embargo, las tarjetas EISA eran caras y, por lo tanto, se empleaban principalmente en servidores y estaciones de trabajo. Las computadoras de escritorio de los consumidores a menudo usaban el bus local VESA (VLB) más simple y rápido. Desafortunadamente propenso a la inestabilidad eléctrica y basada en el tiempo; los escritorios de consumo típicos tenían ranuras ISA combinadas con una sola ranura VLB para una tarjeta de video. VLB fue reemplazado gradualmente por PCI durante los últimos años del período i486. Pocas placas base de clase Pentium tenían soporte para VLB, ya que VLB se basaba directamente en el bus i486; muy diferente del P5 Pentium-bus. ISA persistió durante la generación P5 Pentium y no fue completamente desplazada por PCI hasta la era Pentium III.

Las últimas placas i486 normalmente estaban equipadas con ranuras PCI e ISA y, a veces, con una sola ranura VLB. En esta configuración, el rendimiento de VLB o PCI sufrió dependiendo de cómo se conectaron los buses. Inicialmente, la ranura VLB en estos sistemas generalmente era completamente compatible solo con tarjetas de video (adecuado como "VESA" significa Video Electronics Standards Association); Las tarjetas VLB-IDE, multi I/O o SCSI pueden tener problemas en placas base con ranuras PCI. El VL-Bus operaba a la misma velocidad de reloj que el i486-bus (básicamente un bus local) mientras que el bus PCI generalmente también dependía del reloj i486, pero a veces tenía una configuración de divisor disponible a través del BIOS. Esto podría establecerse en 1/1 o 1/2, a veces incluso 2/3 (para relojes de CPU de 50 MHz). Algunas placas base limitaban el reloj PCI al máximo especificado de 33 MHz y ciertas tarjetas de red dependían de esta frecuencia para obtener las tasas de bits correctas. El reloj ISA normalmente se generaba mediante un divisor del reloj CPU/VLB/PCI.

Uno de los primeros sistemas completos en usar el chip i486 fue el Apricot VX FT, producido por el fabricante de hardware británico Apricot Computers. Incluso en el extranjero, en los Estados Unidos, se popularizó como "El primer 486 del mundo".

Las placas i486 posteriores eran compatibles con Plug-and-Play, una especificación diseñada por Microsoft que comenzó como parte de Windows 95 para facilitar la instalación de componentes a los consumidores.

Obsolescencia

AMD Am5x86 y Cyrix Cx5x86 fueron los últimos procesadores i486 que se usaban a menudo en las placas base i486 de última generación. Venían con ranuras PCI y SIMM de 72 pines que fueron diseñados para ejecutar Windows 95 y también se usaron para actualizaciones de placas base 80486. Mientras que Cyrix Cx5x86 se desvaneció cuando Cyrix 6x86 se hizo cargo, AMD Am5x86 siguió siendo importante debido a los retrasos de AMD K5.

Las computadoras basadas en el i486 siguieron siendo populares hasta fines de la década de 1990, sirviendo como procesadores de gama baja para PC de nivel de entrada. La producción de sistemas portátiles y de escritorio tradicionales cesó en 1998, cuando Intel introdujo la marca Celeron, aunque continuó produciéndose para sistemas integrados hasta finales de la década de 2000.

En la función de computadora de escritorio de propósito general, las máquinas basadas en i486 se mantuvieron en uso hasta principios de la década de 2000, especialmente porque Windows 95 a 98 y Windows NT 4.0 fueron los últimos sistemas operativos de Microsoft en admitir oficialmente sistemas basados en i486. Windows 2000 podría ejecutarse en una máquina basada en i486, aunque con un rendimiento inferior al óptimo, debido al requisito mínimo de hardware de un procesador Pentium. Sin embargo, como fueron superados por los sistemas operativos más nuevos, los sistemas i486 dejaron de usarse, excepto por la compatibilidad con versiones anteriores de programas más antiguos (sobre todo juegos), especialmente debido a los problemas que se ejecutan en los sistemas operativos más nuevos. Sin embargo, DOSBox estaba disponible para sistemas operativos posteriores y proporciona emulación del conjunto de instrucciones i486, así como compatibilidad total con la mayoría de los programas basados en DOS.

El i486 finalmente fue superado por el Pentium para aplicaciones de computadora personal, aunque Intel continuó la producción para su uso en sistemas integrados. En mayo de 2006, Intel anunció que la producción del i486 se detendría a finales de septiembre de 2007.

Linux 6 probablemente será el último kernel de Linux compatible con i486.