Intel 80486

Os Intel i486 (também chamados 486 ou 80486) são uma família de microprocessadores CISC da Intel que fazem parte da família de processadores x86. Seu predecessor foi o processador 386. Foi nomeado sem o prefixo usual "80" porque uma corte de justiça vetou a patente de um simples número (como 80486) e então a Intel abandonou completamente a nomeação baseada somente em números a partir do seu sucessor, o processador Pentium.

Do ponto de vista do software, o conjunto de instruções da família 486 é similar ao do seu predecessor, com a adição de umas poucas instruções extras.

Entretanto, do ponto de vista do hardware, a arquitetura do i486 é um grande avanço. Ele vem com um cache de dados e instruções no chip, uma unidade de ponto flutuante (FPU) adicional, pela primeira vez dentro do chip (os modelos DX), e uma unidade de interface de barramento aprimorada. Em adição a isso, o núcleo do processador pode sustentar a taxa de execução de uma instrução por ciclo de clock. Esses avanços dobraram o desempenho bruto em relação a um 386 de mesmo clock.

Uma versão de 25 MHz foi introduzida em abril de 1989, uma de 33 MHz em maio de 1990 e uma de 50 MHz em junho de 1991.

As diferenças entre os 386 e os 486

Memória cache de dados e instruções - O processador original incluía uma memória estática SRAM de 8 Kbytes incluídos no núcleo do processador e projetado para armazenar as instruções e dados mais utilizadas pelo processador. Essa memória era dividida em duas partes de 4 Kbytes cada, a primeira reservada para o armazenamento de instruções, e a segunda para os dados. O 486DX4 possui o dobro do cache do 486 original, com 16 kbyes, sendo 8 Kbytes reservados para as instruções e 8 kbytes para os dados. A memória estática (cache) já era usado pelo seu antecessor, o 386, porém essa era externa ao processador, instalada em circuitos na placa mãe. Por isso, foi criada uma designação para diferenciar a memória cache. O cache interno ao processador passou a se chamar cache de nível 1, ou L1 e o cache externo, passou a se chamar de nível 2 ou L2. Esta diferenciação ainda existe hoje, porém atualmente, os níveis do cache são totalmente internos ao processador, diferenciando-se apenas do quão intimamente esses níveis se comunicam com o núcleo do processador.
Pipelining - Permite ao processador fazer os processos de Localizar-Buscar-Executar em cada ciclo por pulso de clock. O pipeline executa o passo da informação prévia de dois ciclos por pulso de clock. O Localizar alimentaria a seguinte busca, o Buscar alimentaria a seguinte Executa. Os 386 tem a necessidade de executar cada etapa separada.
Melhorias ao desempenho da Unidade de Gerenciamento de Memória (MMU).
FPU integrado (DX somente) - Acelerava os calculos das funções matemáticas.
Multiplicação de Clock - importante inovação que permitiu que os processadores operassem internamente a uma velocidade maior do que a velocidade da placa mãe. A Intel havia lançado versões do 486 rodando a 25, 33 e 40 MHz, porém, criou-se uma barreira, pois não havia na época circuitos de apoio capazes de trabalhar a mais de 40 MHz. A Intel chegou a lançar um processador 486DX de 50 MHz, que foi um grande fiasco, pois os sistemas baseados nesse processador eram muito instáveis e não operavam confiavelmente. Para solucionar o problema, foi criado o recurso de Multiplicação de Clock, através do qual o processador opera internamente a uma velocidade maior do que a da placa mãe. Foram lançados então os processadores 486DX2 (que trabalham ao dobro da frequência da placa mãe) de 50 e 66 MHz e logo depois os 486DX4 (que trabalham ao triplo da frequência da placa mãe) de 75 e 100 MHz.

Assim como os 386DX da geração anterior, os 486 da Intel possuem um barramento de dados de 32 bits e um barramento de endereços de 32 bits. Isto requer quatro módulos SIMM de 30 pinos combinados ou um módulo SIMM de 72 pinos. O barramento de endereços de 32 bit possibilita o processador acessar diretamente 4 Gigabytes de memória RAM.

O gerente de projeto para os i486 foi Pat Gelsinger.

Modelos

Há diversos sufixos e variantes incluindo:

Intel 80486 - O microprocessador original.
Intel 80486SX - É um i486DX com processador de ponto flutuante desativado ou inexistente. As primeiras variantes eram DX com a FPU (defeituosa) desabilitada, permitindo a INTEL reaproveitar estes processadores e vendê-los como 486SX. As versões posteriores, contudo, tiveram o FPU removido do DIE propositalmente, o que na realidade aumentava sensivelmente o custo de produção, mas permitia a INTEL oferecer uma alternativa mais acessível ao mercado (capaz de concorrer com processadores mais baratos produzidos pela AMD e Cyrix) sem alterar as elevadas margens obtidas com a venda do i486DX.
Intel 80486DX - O processador original, com a unidade de ponto flutuante presente, após a introdução da família SX, passou a usar o prefixo DX para diferenciá-las.
Intel 80486DX2 - O clock do processador é o dobro do clock do barramento externo.
Intel 80486SX2 - É o mesmo i486DX2 com o FPU desabilitado.
Intel 80486SL - Um i486DX com circuito otimizado para baixo consumo. Usado principalmente em computadores portáteis.
Intel 80486SL-80486SL-NM - i486DX otimizado para circuitos de baixo consumo. O sufixo realçado de SL denotando um i486 com os circuitos especiais de baixo consumo similares a àqueles dos processadores i486SL.
Intel 80487 - i486DX com a pinagem ligeiramente diferente para o uso em sistemas i486SX como FPU.
Intel 80486 OverDrive - i486SX, i486SX2, i486DX2 ou i486DX4. Processadores de atualização, esses modelos possuem a pinagem e a tensão diferentes para se adaptarem as placas-mãe que não suportariam os processadores normais de mesmo nome.
Intel 80486DX4 - Projetado para funcionar com o triplo da velocidade do clock do barramento externo, sendo que nesta versão houve as versões de 75 MHz (para placas de 25 MHz) e 100 MHz (placas de 33 MHz). Ao contrário do que a nomenclatura que a Intel escolheu pode sugerir, o multiplicador desses processadores é 3.

As taxas de clock internas incluíram 16, 20, 25, 33, 50, 66, 75 e 100 MHz. Os DX2 de 66 MHz eram os 486 refinados mais difundidos enquanto as mais poderosas tais como os OverDrive e o DX4 foram pouco usados em favor do sucessor Pentium, quando os preços deste último já tinham caído consideravelmente a partir de meados dos anos 1990.

Alternativas ao Processador

Processadores compatíveis foram produzidos por outras companhias tais como a IBM, a Texas Instruments, a AMD, a Cyrix e a Chips and Technologies. Alguns são cópias quase exatas nas especificações e no desempenho, outros não. Os 486, entretanto, foram cobertos por muitas patentes do 386 da Intel e só algumas eram das suas próprias. Intel e a IBM possuem licenças cruzadas destas patentes e para a AMD foi concedido os direitos às patentes relevantes num estabelecimento de leis em 1995 entre as companhias.

A AMD foi a maior responsável por dar maior sobrevida à arquitetura, lançando processadores compatíveis com o i486 cada vez mais rápidos, sendo que Am586 133 era quase tão veloz quanto um processador Pentium de 75 MHz nas operações com números inteiros. A AMD e a Texas Instruments chegaram a fabricar uma versão de 80 MHz do 486DX2 e uma versão de 120 MHz do 486DX4. Ambos rodavam em placas mãe funcionando a uma velocidade de 40 MHz, sendo que a Intel nunca chegou a apresentar um processador compatível com esta velocidade.

Plataforma

Considerando a plataforma, os sistemas baseados no 486 primeiro foram equipados somente com slots 16 bits e 8 bits do Industry Standard Architecture (ISA). Algumas placas-mãe combinavam o ISA com um barramento de alta velocidade, o VESA local bus (VLB), primeiramente para placas de vídeo e controladoras das partes periféricas (portas seriais, disco rígido, joystick, disquete). Antes algumas placas-mãe vieram equipadas com a versão 32 bits do padrão ISA: EISA. Este padrão foi suplantado pelo VESA Local Bus, e em seguida pelo Peripheral Component Interconnect (PCI). As últimas versões de placas vinham equipados com slots ISA e PCI, e às vezes, com o VLB (sabido que o desempenho era sofrível nessa configuração). A velocidade do barramento era determinada por circuitos multiplicadores para o ISA (que operavam tipicamente a 8 MHz), mas o clock do PCI e do VLB eram iguais ao clock externo do 486.

Mais tarde as placas de 486 suportaram também o "Ligar e Usar", do inglês: Plug and Play (PnP), uma tecnologia desenvolvida pela Microsoft, que começou como uma parte do Windows 95 e é projetada para facilitar a instalação de componentes e periféricos.

Após a popularização do padrão "Plug and Play", o VESA Local Bus foi totalmente substituído pelo PCI, que também operava a 32 bits na mesma velocidade do clock externo do processador, porém suportava o novo padrão, além de outras inovações tecnológicas como o "bus mastering".

Referências

80486 [1]
486 O Intel 80486