X86
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
- Правильный заголовок этой статьи — x86. Первая буква стала прописной из-за технических ограничений.
x86 (Intel 80x86) — это общее название семейства микропроцессоров, разработанных и производимых компанией Intel и другими компаниями (AMD, VIA, Transmeta, Winchip и т.д) но совместимыми с ними.
Такое имя закрепилось за семейством этих микропроцессоров, так как названия их моделей заканчивались на число 86 — 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Более поздние модели стали называть именами собственными, например — Пентиум (Pentium), чтобы иметь возможность зарегистрировать их как торговую марку (для усложнения жизни конкурентам). Другое название для архитектуры этого типа — IA (Intel Architecture) или же IA-32.
[править] История
[править] Основные особенности архитектуры
x86 — это CISC архитектура. Доступ к памяти происходит по «словам». «Слова» размещаются по принципу little-endian. Современные процессоры включают в себя декодеры команд x86 для преобразования их в упрощенный внутренний формат с последующим их выполнением, тем самым они являются RISC и CISC одновременно.
[править] Реальный режим
Классический режим использованный в ранних IBM PC. Позволяют адресовать 1 Мегабайт памяти и позволяет выполнять только одну программу.
[править] 16-битный защищенный режим
[править] 32-битный защищенный режим
[править] MMX
[править] SSE
[править] SSE2
[править] SSE3
[править] SSE4
[править] 64-битный режим
К 2002 году стало очевидно, что 32-битное адресное пространство архитектуры x86 ограничивает производительность приложений, работающих с большими объемами данных. 32-х разрядное адресное пространство позволяет процессору осуществлять непосредственную адресацию лишь 4 Гб данных, этого может оказаться недостаточным для некоторых приложений, связанных, например, с обработкой видео или обслуживанием баз данных.
Для решения этой проблемы Intel разработала новую архитектуру IA-64 — основу семейства процессоров Itanium. Для обеспечения обратной совместимости со старыми приложениями, использующими 32-х разрядный код, в IA-64 был предусмотрен режим эмуляции. Однако, на практике данный режим работы оказался чрезвычайно медленным. Компания AMD, предложила альтернативное решение проблемы увеличения разрядности процессора. Вместо того, чтобы изобретать совершенно новую систему команд, было предложено ввести 64-разрядное расширение к уже существующей 32-х разрядной архитектуре x86. Первоначально новая архитектура называлась x86-64, позже она была переименована в AMD64. Первоначально, новый набор инструкций поддерживался процессорами семейств Opteron, Athlon 64, и Turion 64 компании AMD. Успех процессоров использующих технологию AMD64, наряду с вялым интересом к архитектуре IA-64, побудили Intel создать посредством обратной разработки набор инструкций полностью совместимый с AMD64. При этом был добавлен ряд специфических инструкций, не присутствовавших в изначальном наборе AMD64. Новая версия архитектуры получила название EM64T.
В литературе и названиях версий своих продуктов компании Microsoft и Sun используют объединенное именование AMD64/EM64T, когда речь заходит о 64-х разрядных версиях их операционных систем Windows и Solaris соответственно. В то время как поставщики программ для операционных систем Linux, BSD и Mac OS X используют метки «x86-64» или «amd64», если необходимо подчеркнуть, что данное ПО использует 64-х разрядные инструкции.
[править] Виртуализация
[править] Процессоры x86 Intel
16-разрядный процессор i8086 был создан в июне 1978 года, сначала работал на частотах 4,77 МГц, а затем и на 8 и на 10 МГц. Изготавливался по 3 мкм технологии и имел 29000 транзисторов.
Чуть позже, в 1979 году был разработан i8088, который работал на тех же частотах, что и i8086, но использовал 8-разрядную шину данных (внутренняя шина процессора осталась 16-разрядной) для обеспечения большей совместимости с имевшейся в то время в ходу периферией. Благодаря более низкой цене, использовался в ранних системах IBM PC вместо 8086.
В 1982 были выпущены 80186 и 80188 которые первоначально не получили широкого распространения из-за того, что IBM не стала использовать их в своих персональных компьютерах. Впрочем, некоторые производители "клонов" сделали это, выпустив ускоренные варианты IBM PC XT. В то же время эти процессоры оказались чрезвычайно удачными для использования во встроенных системах и различных модификация выпускаются до настоящего времени. В эти процессоры были первоначально добавлено несколько новых команд, повышена тактовая частота. Впоследствии появились модификации, содержащие дополнительные аппаратные средства, такие, как интегрированные контроллеры последовательного порта.
Объявлен в 1982 году. Работал на частотах 6, а затем и на 8, 10 и 12 МГц. Производился по 1,5 мкм техпроцессу и содержал около 134 тысяч транзисторов. С его появлением появилось такое понятие, как защищённый режим (protected mode) и виртуальная память. Производительность процессора по сравнению с 8086 увеличилась в несколько раз (0,99-2,6 млн. операций в секунду).
Первый 32-разрядный процессор (16-33 МГц). Появился в 1985 году. Знаменовал собой революцию в мире процессоров x86. Основные принципы, заложенные в далёком 1985 году без кардинальных изменений дожили и до наших дней (за всё это время изменения касались, в основном, повышения производительности, расширения набора команд, увеличения разрядности).
Процессор i486 является усовершенствованным 386 процессором. Некоторые модификации имели встроенный FPU (Floating Point Unit — блок вычислений с плавающей запятой) и впервые — встроенную кэш-память (8-16 Кб).
Pentium — первый суперскалярный процессор Intel. Суперскалярность — термин, означающий, что процессор имеет более одного вычислительного конвейера. У Pentium их два, что позволяет ему при одинаковых частотах в идеале быть вдвое производительней 486, выполняя сразу 2 инструкции за такт.
Первые Pentium II объявлены в мае 1997 г. как процессоры для настольных high-end компьютеров. Была изменена конструкция корпуса — кремниевая пластина с контактами заменена на картридж, увеличена частота шины и тактовая частота, расширены MMX инструкции.
Celeron — упрощённый вариант Pentium II/III/IV для построения недорогих компьютеров. Основные отличия этих процессоров в объёме кэша второго уровня и частоте шины.
Pentium III, изготовленный по 0,18 мкм технологическому процессу, отличается от P2 главным образом, добавлением SSE-инструкций.
Принципиально новый процессор с гиперконвейеризацией (hyperpipelining) — с конвейером, состоящим из 20 ступеней. Согласно заявлениям Intel, процессоры, основанные на данной технологии, позволяют добиться увеличения частоты примерно на 40 процентов относительно семейства P6 при одинаковом технологическом процессе (при «правильной» загрузке процессора).
На практике же, первые модели работали даже медленнее, чем Pentium III.
Семейство процессоров ориентированных на серверы и многопоточные вычисления.
[править] Процессоры x86 AMD
5x86
K5
Процессоры аналоги Pentium. По производительности отставали от Pentium с аналогичным индексом раза в полтора.
K6
Некоторое усовершенствование К5, но запоздалое, так как в это время Intel уже выпустила процессоры с поддержкой MMX. В K6 — этой технологии не было.
K6-II
Не очень успешная попытка создания аналога Pentium II. В этих процессорах были добавлены MMX и 3DNow.
K6-III
Не более успешная (чем K6-II) попытка создания аналога Pentium III. В этих процессорах были добавлены SSE.
Очень успешный процессор, благодаря которому фирма AMD вновь вернулась «в строй». Технически — аналог Pentium III, но более быстрый.
Прямой аналог Celeron, поколения Pentium III. Отличается от Athlon'a, с 64Kb эксклюзивного кэша 2-ого уровня. производительность заметно выше чем аналогичные Celeron'ы и примерно соответствует Pentium III.
Athlon XP
Продолжение развития архитектуры Athlon. Технически — аналог Pentium 4. По сравнению с обычным Athlon'ом добавлена поддержка SSE инструкций.
Более дешёвый (за счёт уменьшенного кэша 2-ого уровня) вариант процессоров Athlon XP и Athlon 64. Первоначально процессоры Sempron представляли из себя перемаркированные чипы Athlon XP на ядре Thorton, имевшим 256Kb кэша 2-го уровня. Поздние представляют собой урезанные версии Athlon 64 (socket 754, одноканальный режим роботы с памятью).
Первый процессор поддерживающий архитектуру x86_64.
Продолжение архитектуры Athlon 64, имеет 2 вычислительных ядра.
Athlon FX
Всегда был и остаётся «самым быстрым процессором для игрушек». Выпускается очень малыми партиями. Стоит значительно дороже своих «массовых» собратьев.
Geode
Семейство процессоров ориентированное на сектор встраиваемых решений, SOC.
[править] Процессоры VIA
[править] NEC
Выпускала серию процессоров, Vxx часть (ядро V20/V30) из которых была программно совместима как с Intel x186, так и с Intel 8080. Переключение между режимами работы осуществлялось при помощи 3 дополнительных инструкций. Аппаратно они выглядели как сильно ускоренная версия 8088 или 8086.
Процессоры на основе ядра V33 не имели режима эмуляции 8080, зато поддерживали, при помощи двух дополнительных инструкций, расширенный режим адресации.
[править] Процессоры Transmeta
[править] Производители
x86 и совместимые с ними процессоры выпускаются(выпускались) несколькими компаниями, в том числе:
- Intel
- AMD
- Chips and Technologies
- Cyrix
- IBM
- IDT
- National Semiconductor
- NexGen
- Rise Technologies
- SGS-Thomson
- SiS
- Texas Instruments
- Transmeta
- UMC
- VIA
[править] Ссылки
 |
Это незавершённая статья о компьютерах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
