Seriál: Historie procesorů x86 – 3. díl

0

Nikdo nechce 386 sx

Od roku 1987 se výše uvedené procesory SPARC V7 začaly objevovat v různých strojích počínajíce první pracovní stanicí s tímto procesorem, Sun-4/260. Commodore představil strojek Amiga 500, IBM zase svou řadu PS/2 (Personal System/2) včetně PS/2 konektorů, sběrnice MCA (Micro Channel Architecture s Programmable Option Select, základem Plug and Play pozdějších sběrnic od PCI), VGA karty, polovičního operačního systému (rozuměj OS/2) či AIX PS/2.

Nesmíme zapomenout na PC DOS 3.3 s podporou 3,5″ disket kapacity 1,44 MB (opravdu PC DOS, protože od IBM). Nebo vypněme počítače a sledujme pana Data s pozitronovým mozkem výkonu 60 trilionů operací za sekundu v rámci Star Trek: The Next Generation.

Commodore Amiga 500 s příslušenstvím. Zdroj: Daves Old Computers

Druhý policajt z Beverly Hills postřílel svou smrtonosnou zbraní všechny čarodějky z Eastwicku, protože ho nepozdravily stylem „Dobré ráno, Vietname!“ a šel se potěšit s androidem Cherry 2000, což byl převlečený predátor. A zapijme to novým rakouským nápojem zvaným rudý býk, který vám dává křííídláááá!

SXko, aneb 386ka pro masy

Dne 17. června 1988 Intel poněkud ořezal možnosti modelu 386, čímž vytvořil procesor Intel386 sx (a následně se přejmenoval dosavadní 386 na 386 DX). Intel vytvořil po vzoru 8088 procesor, který má uvnitř výkon a schopnosti novějšího (tedy 386 DX), ale externě se tváří jako starší model (tedy 286).

Procesor 386 sx je tedy 32bitový uvnitř, ale 16bitový navenek. Proto bylo možné použít mnohem levnější a otestované čipsety pro 286, k vytvoření levného ale 32bitového počítače s procesorem i386 sx. Přestože procesor zvládl „jen“ 16 MB RAM, na svou dobu to bylo víc, než se v běžných počítačích vyskytovalo.

Intel 386 sx. Zdroj: www.cpu-world.com

Také rok 1988 byl zajímavý. Microsoft potrápil sebe, IBM i zákazníky svým MS DOSem verze 4. MIPS vytvořil další model své 32bitové řady procesorů, a to pod názvem R3000. Společnost AMD vytvořila svůj první 32bitový RISC procesor Am29000. A kdo chtěl, mohl začít sledovat seriál Červený trpaslík.

Procesory Am2900. Zdroj: Wikipedia (IT) a Wikipedia (JA)

IBM představila minipočítač AS/400 (Application System/400; dnes System i) s operačním systémem OS/400, dnes známým jako i5/OS. Konkurence IBM, spolčená do tzv. gangu devíti, vytvořila 32bitovou sběrnici EISA (Extended ISA) pro nejvýkonnější pécéčka. Na rozdíl od MCA byla zpětně kompatibilní s ISA sběrnicí.

Intel se přiklonil na stranu těchto rebelů a připravil pro ně řadič EISA sběrnice (viz obvod 82358DT EISA Bus Controller v sadě Intel 82350DT EISA chip set). A Beetlejuice vysvětlil Rain Manovi, že nespadl do smrtonosné pasti ani s bláznivou střelou.

Nikdo nechce 386 sx

Veřejnost ale 386 sx nechtěla. Zákazníci si předchozí 286 natolik oblíbili, že slepě odmítali daleko perspektivnější novinku (také jsem byl slepý v té době…). Intel se rozhodl poprvé k závažnému kroku – oznámit světu, že existuje a proč existuje.

Intel tak poprvé oslovil zákazníky svých zákazníků, koncové uživatele. Kampaní „red X“ od léta 1989 přesvědčoval koncáky, aby si kupovali právě 386 sx. Mám pocit, že je víc než reklamy přesvědčily nároky některých aplikací a nadstaveb operačních systémů včetně MS Windows (tj. že pracovaly na procesorech 386 a vyšších včetně 386 sx).

 

Mimochodem – procesory 386 sx se vyrábějí dodnes. Jde o statickou verzi na 40 MHz v jednom pouzdru s čipsetem. Producentem byl Acer (resp. ALi), dnes je to tchajwanská firma DMP Electronics, Inc. Procesor se jmenuje M6117D (viz www.m6117d.com).

Byly to naposledy procesory rodiny 386, které Intel poskytoval k licencování. Jestliže si tedy zákazník pořídil počítač s i386 (výrobce Intel) nebo Am386 (výrobce AMD), získal totéž, jen procesor sjel z „výrobního pásu“ v jiné továrně s jiným logem.

Procesory 386 byly pro plány Intelu krokem správným směrem. Dokonce pro něj hrála i dávka štěstí, protože přišel o chvilinku dříve, než celá plejáda později veleúspěšných RISC procesorů. Proto na 386-ce založila i následující verzi 32bitového procesoru. Bylo ale jasné, že klíčovými prvky budou cache paměti a integrovaný matematický koprocesor. Ten totiž ztrácel u 386ky výkon při komunikaci s procesorem samotným.

RISC procesorům na dohled, L1 a L2 cache

Desátého dubna 1989 byl uveden mikroprocesor s označením Intel486™. Byl založen na pokročilé variantě předchozí 386-ky, obohacené koprocesorem 387 a cache pamětí velikosti 8 KB. Nejslabší varianty pracovaly na 20 MHz; později byla uvedena i verze jen na 16 MHz. Výkon byl i přes relativně nízkou frekvenci natolik vysoký, že se pro 32bitové aplikace hovořilo o dvojnásobném výkonu v porovnání s předchůdcem.

To znamenalo, že dvojice 386 + 387 na 40 MHz pracovala s výkonem, který model 486 pro stejnou práci zvládl jen na 20 MHz. Pro 16bitové programy to však neplatí. Jediná instrukce potřebuje jen 1,22 taktu. 25MHz procesor tak má výkon 20 MIPS neboli 20 milionů instrukcí za jedinou vteřinu.

Intel i486, 25 MHz. Zdroj: www.alphatek.info

Jak vznikla L1 a L2 cache

Na základní desce již cache paměť zůstala. Protože model 486 měl cache přímo v sobě, bylo nutné je nějak rozlišit. Integrovaná 8KB cache dostala pojmenování L1 (první úrovně), zatímco ta na základní desce a dál od procesoru se pojmenovala cache L2 (druhé úrovně).

Rok 1989 znamenal nejen změnu v oděvnictví výměnou látek (nebo co se vlastně rozumí frází „sametová revoluce“?), ale i změny ve světě procesorů.

Hewlett Packard například vytvořil první procesor kategorie PA-RISC s názvem PA-7000. Sledujeme seriál s Davidem Suchetem „Hercule Poirot“, který se vypravil na poslední křížovou výpravu s Indiana Jonesem, aby prozkoumali propast a zjistili, kdopak to mluví. Asi Batman. Začněte pařit i cestou na nové konzoli Game Boy nebo na zajímavém strojku Atari Portfolio. Něco přenosného, ale většího? Fajn, použijte Apple Macintosh Portable!

Roku 1990 uvedla IBM RISC System/6000 neboli IBM RS/6000, který poháněl procesor, složený z 11 čipů (!). Procesor původně nazvaný RIOS se pak přejmenoval na RIOS I nebo IBM POWER1.

MS Windows 3.11

Microsoft představil MS Windows 3.0, což je mimochodem jediná verze Windows, která uměla všechny tři stavy tehdejších procesorů v PC, když běžely v režimech „real mode“ (pro 8088 a 8086), Standard mode (pro 286) nebo 386 Enhanced Mode (že by pro 386 a 486?).

Zbytečně výkonná, tentokrát 486

Duch nebyl sám doma, byl tam totiž s Pretty Woman. Pak sledovali, jak černý černoch bere svoje pozadí na Mars leteckou společností Air America. No řekněte, co tam může najít? Jedině korytnačky Ninja! Že raději neletěl na Měsíc 44…

A opět se objevily články, hlásající, že procesory 486 jsou vhodné akorát tak pro pracovní stanice a servery, ale běžný uživatel tak obrovský výkon nevyužije, že mu prý stačí 386 (sx nebo DX). Běžný uživatel v té době opravdu obvykle nevyužil matematický koprocesor.

A právě na této myšlence vytvořil Intel v dubnu 1991 zkrácenou verzi 486 zvanou Intel486 SX. Po vzoru předchozího značení se dosavadní modely 486 přejmenovaly na 486 DX (ty koprocesor měly). Zlé jazyky hlásaly, že 486 SX jsou vlastně 486 DX, kde byl vadný koprocesor.

Intel i486 SX, 25 MHz. Zdroj: diaf3.bologna.enea.it

Mezi námi – kdyby opravdu byla tak velká chybovost, jak to, že se chyby soustředily právě do tak malé části procesoru? Navíc se modelů SX prodalo ve své době víc, než DX. Proto se později při inovacích vytvořil speciální čip, který koprocesor vůbec neměl.

Roku 1991 také vznikl MS DOS 5.0 (mimochodem základ virtuální DOS mašiny z Windows NT až Vista), vznikla Amiga CDTV, Sony MiniDisc či první Apple PowerBook.

Vyšší frekvence a 64 bitů

MIPS uvedla (prý) první 64bitový mikroprocesor na světě, R4000 na 100 MHz. Apple, Motorola a IBM vytvořily AIM alianci s cílem vytvořit PowerPC architekturu a ještě téhož roku vznikl procesor PowerPC 601. V říjnu 1991 AMD oznámila první milion vyrobených procesorů Am386. Adamsova rodina neprozradila, kdo z Obecné školy zabil JFK, ale mlčela jak jehňátka, i když jim kolem hlavy létaly žhavé výstřely Robina Hooda.

Frekvence procesorů se zvyšovala. Objevily se modely řady 486 na 16, 20, 25, 33 a nakonec i na 50 MHz. A tam se projevila jako příliš vysoká pro zbytek základní desky. Do hry také vstoupila žhavá novinka zvaná PCI sběrnice. Ta byla původně specifikována jako 32bitová sběrnice s taktem 20 až 33 MHz. A právě model 486 DX / 50 z června 1991 toto rozpětí překročil. Budiž mu ku prospěchu, že se jednalo o velmi oblíbený procesor pro tehdejší servery.

Deska s ISA, PCI a sloty pro paměti SIMM. Zdroj: motherboards.mbarron.net

Intel se rozhodl vytvořit kuriózní řešení, které rozvířilo vlny procesorů na delší dobu. Vnitřek procesoru pracoval na dvojnásobné frekvenci jeho okolí. Výsledek se označil jako DX2 (později SX2) s počátkem od března 1992. Vznikly tak modely na 40, 50 a 66 MHz. Výpočetní výkon stoupl bez toho, aby se omezil výkon sběrnice PCI, zatím závislé na frekvenci sběrnice procesoru.

Svět však vzrušeně řešil to, jestli bude nebo nebude nutné přepisovat programy, které (přece) nebyly psány pro procesory s dvojí frekvencí. Obavy se nakonec ukázaly jako nepodložené. Mimochodem – na veletrhu Invex se v té době prezentoval supervýkonný počítač s procesorem Intel 486 DX2 / 80. Že takový model nepamatujete? Ale bodejť byste pamatovali! Šlo o přetaktovanou verzi procesoru i486 DX2/66.

Intel 486 DX2. Zdroj: www.atmarkit.co.jp

Příchodem verze DX2/66 se opět externí takt dostal na maximum PCI sběrnice a bylo nutné mít uvnitř nikoli dvojnásobek, ale trojnásobek vnější frekvence. Protože pokročila i výrobní technologie, bylo možné rovněž změnit velikost vnitřní cache na dvojnásobek (tj. 16 KB) při současné změně algoritmu (Write-Back místo dosavadního Write-Through).

Přestože model měl „jen“ trojnásobek frekvence, výkon odpovídal spíše čtyřnásobku. To byl také důvod, proč Intel pojmenoval nakonec tyto procesory jako Intel DX4™ neboli 80486DX4, lidově zvané 486 DX4. Pracovaly na frekvencích 75 a 100 MHz.

Intel 486 DX4. Zdroj: Wikipedia.org

486 DX3 + 8 KB cache + Write-Back= 486 DX4 s 16 KB

AMD, Cyrix a ti druzí a … přehřívání

Co dělala v té době konkurence? Především vyráběla modely 386. Intel ale modely řady 486 nelicencoval, a tak nezbylo, než si vyvinout vlastní 486ky. První krůčky bývají obvykle vratké, což se zde potvrdilo. První varianty se obvykle přehřívaly a měly problémy s kompatibilitou (AMD, Cyrix a další). Ale pozdější modely – hlavně procesorů Am486 – dokázaly, že mohou konkurovat procesorům Intelu. Je však nutno dodat, že Intel tou dobou již vyráběl další, pátou řadu procesorů.

DX2 na 66 MHz od AMD, u nás byl (s patřičným zpožděním) populární hlavně model AMD 486 DX2 na 80 MHz. zdroj: wikipedia.org

Mezi zajímavůstky patřily procesory UMC. Ty byly natolik úsporné, že téměř nebylo poznat, jestli procesor pracoval nebo ne (byl téměř studený). Protože měl nejmenší míru kompatibility, stal se oblíbeným procesorem pro programátory. Proč? Pokud totiž program chodil tady, chodil pak všude. 486ka od UMC měla prvky RISC a tradovalo se, že na 33 MHz může konkurovat Intelu 486 DX4 na 100 MHz.

Protože tato tchajwanská firma neřešila licence a práva, měla pro vstup na některé trhy červenou kartu. Těsně před uvedením modelů DX však procesory UMC navždy zmizely. Dalším důležitým mezníkem procesorů byly AMD Am5x86.

Lepší 486ka od AMD: 133MHz procesor 5×86. zdroj: www.cpu-world.com

Výrobce chtěl podotknout, že jejich výkon je srovnatelný, jako výkon v té době prodávaných procesorů Pentium 75 MHz. To byla pravda pro kancelářské aplikace; Pentium mělo ale trojnásobnou propustnost sběrnice, což bylo důležité hlavně pro přístup k L2 cache paměti. Další výhodou Pentií byl velmi výrazně vyšší výkon matematického koprocesoru.

Za to vše si Intel také řekl výrazně vyšší částku, než AMD za své modely 5×86 i při jejich frekvenci až 133 MHz. Protože AMD plánovala model právě na této frekvenci jako konkurenci pro Pentium na 75 MHz, přidala k označení „P75″ (celkový název pak zněl Am5x86™-P75). To byla řekněme beta verze neslavně slavného označení PR. Procesor byl uveden v listopadu 1995.

Tam jsme se ale ještě nedostali, zpět honem do roku 1992. Na svět přišla Amiga 4000 s procesorem MC68040, procesor PA-RISC 7100, ale také pár vymývaček mozků jako Melrose Place.

Amiga 4000. Zdroj: Silicium.org

Vznikly procesory microSPARC I, SuperSPARC I a SPARClite, vytvořené na základě nové specifikace SPARC V8. Digital Equipment, známý také jako DEC, představil 64bitový procesor Alpha AXP s taktem až 125 až 233 MHz.

Základní instinkt gladiátora a sestry v akci zapříčinil, že se Batman vrátil, aby dobyl ráj (po 1492-té), i když byl sám doma a pak se ztratil v New Yorku. Stejně se nezastavil a maminka ho zastřelila. Nebyl prostě pohybově nadán, protože bílí muži neumějí skákat, a to ani ti z Waynova světa.

Nekvalitní procesor potřebuje chladič

Procesory velké rodiny 486 porušily do té doby přísná kritéria. Právě zde se poprvé objevil pasivní chladič, který se mezi veřejností bral jako synonymum tak nekvalitních procesorů, že je nutné je dokonce i chladit (!).

Cyrix používal na své variantě 486 pasivní chladič už od nižších frekvencí. Zdroj: www.cpu-world.com

Když si na to svět zvykl, přidal se u posledních modelů také větrák (tedy při porovnání s těmi dnešními spíš malinké legrační větráčky). To zůstalo u procesorů až na výjimky dodnes.

Tato doba znamenala moc pro svět procesorů. Frekvence výrazně rostla (tedy jako vždy), dokonce natolik, že se poprvé muselo přistoupit k chlazení procesorů, dokonce i s využitím větráku. Následovala také opatření ke snížení spotřeby. Začalo se po dlouhých letech snižovat napájecí i komunikační napětí. Přechod za rok 1990 znamenal také konec číselného označování, pocházejícího ze 70. let. Firmy postupně začaly pro jména svých výtvorů používat slovní označení. Ale o tom až příště.

 

Seriál: Historie procesorů x86 – 3. díl

Ohodnoťte tento článek!
3.3 (66.67%) 3 hlas/ů