Evolução dos Processadores INTEL

Os processadores Intel basicamente são processadores CISC. O primeiro modelo fabricado, em 1971, foi o Intel 4004, sendo considerado o primeiro microprocessador produzido no mundo. Era um processador de 4 bits, e podia apenas fazer cálculos básicos. Em seguida, após um ano, surge o 8008, com 8 bits, trabalhando com um clock de 200 Khz. Algum tempo depois surge o 8080, com um conjunto de instruções mais poderoso, que foi a base de outros processadores da época, como o Z-80 da Zilog, processador utilizado em máquinas com o sistema operacional CP-M, que foi o primeiro sistema operacional padronizado para microcomputadores.

Mas a evolução que nos interessa mais é a partir de 1978, quando é lançado o 8086, que, tendo registradores de 16 bits, se tornou a base da família atual de processadores Intel, utilizada nos PCs.

8086

O 8086 tinha um desempenho dez vezes melhor que seu antecessor o 8080. Seus registradores tinham a largura de 16 bits, o barramento de dados passou de 8 para 16 bits e o barramento de endereços passou a ter 20 bits de largura, permitindo assim o acesso a mais de 1 milhão de bytes de memória. A memória passou a ser tratada de maneira diferente pois esse processador tratava a mesma como se fosse dividida em até 16 segmentos contendo 64 kilobytes cada, e não permitia que nenhuma estrutura de dados ultrapassasse a barreira entre os segmentos.

8088

O 8088 surgiu da necessidade em se criar um processador com características parecidas com as do 8086 mas que tivesse um custo menor. Dessa forma, a Intel colocou no mercado um chip que só se diferenciava do 8086 pelo fato de ter um barramento de dados de 8 bits. Em virtude de sua concepção menos avançada e do baixo custo de produção o 8088 foi escolhido pela IBM, para o projeto de seu computador pessoal, pois, além de possuir o projeto interno de 16 bits também pertencia à mesma linhagem do 8080. Este modelo podia trabalhar com velocidades de clock de 4,77 Mhz e 8 MHz.

80286

Comparado com seu antecessor imediato (o 8086), o 80286 apresentava diversas características particularmente adequadas aos computadores pessoais. Seu barramento de dados possui 16 bits reais, o mesmo acontecendo com os registradores internos. E ainda foi projetado para trabalhar com maior velocidade, inicialmente 6 MHz, logo ampliados para 8 e, em seguida para 10 MHz. Com o tempo, versões deste microprocessador com velocidades de 12, 16 e até 20 MHz foram introduzidas pela Intel.
Um dos aspectos mais importantes acabou sendo a maior capacidade de memória do 80286. Ao invés de 20 linhas de endereçamento, o 80286 possuía 24. As quatro linhas adicionais aumentam a quantidade máxima de memória que o chip é capaz de endereçar em 15 megabytes, elevando o total para 16 megabytes.
O 80286 também permitia o uso da memória virtual. Em conseqüência disso, o 80286 é capaz de controlar até 1 gigabyte (1024 Megabytes) de memória total, 16 megabytes físicos, e 1008 megabytes virtuais.
Para manter a compatibilidade com os chips mais antigos, os engenheiros da Intel dotaram o 80286 de dois modos operacionais. O Modo Real reproduzia quase que exatamente o esquema de operação do 8086. A cópia foi tão perfeita que o modo real herdou todas as limitações do 8086, inclusive a barreira de 1 Mb de memória. Essa restrição era obrigatória para que o 80286 identificasse os endereços de memória da mesma maneira que o 8086.
Para tirar partido dos maiores recursos do tratamento de memória da arquitetura 286, foi criado o Modo Protegido. Embora não fosse compatível com os programas existentes para o 8086, o modo protegido permitia o uso de todos os 16 megabytes de memória real, além de 1 gigabyte de memória virtual, por qualquer programa que fosse escrito especificamente para utilizar esses recursos. No entanto, embora permitisse o uso de mais memória, ele continuava operando com segmentos de memória de 64 kilobytes.
Entretanto, esses chips tinham uma falha na arquitetura: quando ligados, o chip entrava em modo real, e podiam ser comutados, via software, para o modo protegido. Entretanto, não havia forma de o fazer voltar novamente ao modo real, a não ser resetando o processador, de forma que seu uso ficou praticamente limitado ao modo real, ou seja, na pratica ele se tornou simplesmente um 8088 mais rápido.

80386

A grande evolução nos micros PC se deu na introdução do processador 80386, em 1985. Três características, inovações técnicas, formaram a base para o projeto do processador 386. A primeira delas é que há tantas instruções para ir do modo protegido quanto para voltar ao modo real; a segunda delas é a criação do modo virtual 8086, programas escritos no modo real pudessem ser utilizados diretamente dentro do modo protegido; e por sua vez a terceira característica que se baseia na manipulação de dados a 32 bits o dobro da plataforma anterior. Além disso, estando no modo protegido, o 80386 consegue acessar até 4 GB de memória (RAM) muito mais que qualquer micro necessita.

Vamos descrever alguns recursos importantes do modo protegido do 80386:

• Memória Virtual: com essa maneira de gerenciar, podemos simular um computador com mais memória RAM do que ele possui. Ou seja, é uma técnica que se baseia no ato de conseguir um arquivo do disco rígido de tamanho qualquer para utilizar como uma memória extra, chamado arquivo de troca (swap file).
• Proteção de Memória: como o processador acessa muita a memória, podemos carregar diversos programas simultaneamente. Através da proteção da memória, o processador é capaz de isolar cada programa em uma área de memória bem definida, de modo que um programa não invada a área de memória que esteja sendo utilizada por outro programa.
• Multitarefa: graças à proteção de memória, o processador é capaz de saber exatamente onde se encontra cada programa carregado na memória. Dessa forma, ele pode executar automaticamente uma instrução de cada programa, parecendo que os programas estão sendo executados simultaneamente.
• Modo Virtual 8086: o modo protegido é, a rigor, incompatível com o modo real. Como poderíamos executar programas de modo real em modo protegido? Através do modo virtual 8086, o processador pode trabalhar como se fosse vários processadores 8086 com 1 MB de memória (ou seja, um XT) simultaneamente. isso significa que você pode ter, ao mesmo tempo, um ou mais programas de modo real rodando dentro do modo protegido simultaneamente, cada programa achando que está trabalhando em um processador 8086 “puro” e completamente “limpo”.

O 80386 original tinha barramento de dados e registradores internos de 32 bits, e era caro. Para baratear o custo e permitir circuitos mais simples na placa mãe, foi lançado outro processador com características idênticas, porém com barramento de dados de 16 bits. Esse processador foi lançado com o nome de 386 SX, e o 386 original recebeu a denominação de 386 DX.
A velocidade desses processadores se originou-se de um funcionamento de 16 MHz. Logo após, uma versão de 20 MHz foi colocada no mercado. Em 1988, o limite chegou aos 25 MHz, e logo depois passou para 33 e finalmente 40 MHz.
Além da Intel, vários outros fabricantes produziram microprocessadores 386SX e 386DX. O principal deles foi a AMD.

80486

O processador 80486 foi o sucessor para aplicações mais “pesadas”, sendo possível encontra-lo nos PCs no ano de 1991, com uma versão inicial que operava com um clock de 25 MHz. Dessa maneira, a Intel criou o 486 que na realidade supera muito o desempenho de um 80386DX-25 em duas vezes, apesar de ter apenas seis instruções a mais, mas para que esse desempenho fosse justificado, o processador foi incorporado com circuitos em seu interior como:

• Coprocessador matemático;
• Memória cache interna de 8 KB.

Estando integrados diretamente dentro do microprocessador, esses componentes fizeram com que o desempenho geral do PC subisse muito - um circuito externo é mais lento, pois os dados demoram a ir e vir na placa de circuito impresso.
O cache de memória, a partir do 80486 passou a ser duplo: um dentro do processador, chamado cache de memória interno de 8 KB; e um na placa-mãe do micro, chamado de cache de memória externo que hoje varia na ordem de 256 KB e 512 KB.
Também, por questões comerciais, foram lançadas duas linhas: SX e DX. O processador mais barato da família é o 80486SX, disponíveis nas versões de 25 e 33 MHz seguindo a mesma linha que seu processador antecessor. Este microprocessador é uma versão de custo mais acessível, sendo assim, não era dotado do coprocessador matemático interno. Um usuário interessado em acrescentar um coprocessador matemático ao 486SX poderia perfeitamente fazê-lo. Bastava adquirir um 487SX (que na realidade era um 486 DX especial), que para todos os efeitos, era o “coprocessador aritmético” do 486SX. Quando esse chip (487) era instalado, ele simplesmente desabilitava o 486SX As placas de CPU baseadas no 486SX em geral possuíam um soquete pronto para a instalação deste chip. Entretanto, este tipo de instalação não era nada vantajosa do ponto de vista financeiro. Era mais barato adquirir uma placa de CPU equipada com o 486DX. O 486SX tanto foi consideradoum erro, que os concorrentes da Intel (AMD e Cyrix) não lançaram microprocessadores equivalentes.
Em seguida, surgiram os modelos:

• 80486DX-50 ou 80486DX2; que se estabeleceu pelo aumento da freqüência de operação em que o processador é capaz de trabalhar, ou seja, 50 MHz processador resultante da multiplicação do clock, que trabalha internamente com o dobro da freqüência de operação da placa-mãe, ou seja, ele multiplica a freqüência de operação da placa-mãe por 2. Logo depois, a Intel lançou o 486DX2-66. Campeão de velocidade de sua época, este microprocessador foi o mais vendido durante 1994. Este aumento de vendas ocorreu quando os preços caíam em virtude do lançamento de microprocessadores equivalentes pela AMD e Cyrix. Veja os processadores da época:

  
  
  • Intel: 486DX2-50 e 486DX2-66;
  • AMD: Am486DX2-50, Am486DX2-66 e Am486DX2-80;
  • Cyrix: Cx486DX2-50, Cx486DX2-66 e Cx486DX2-80.
    
    
• 80486DX4; é um processador que trabalha com multiplicação do clock por 3. Assim, um 80486DX4-75 trabalha, externamente, com 25 MHz e, internamente, com 75 MHz; o 80486DX4-100 trabalha, externamente, com 33 MHz e internamente, com 99 MHz. Sendo este mais rápido que os concorrentes por possuir 16 KB de memória interna. Pouco depois da Intel, a AMD e a Cyrix também lançaram seus microprocessadores 486DX4. São o Am486DX4 e o Cx486DX4. A AMD criou versões de 100 e 120 MHz. A Cyrix lançou apenas o modelo 100 MHz.

O AMD Am 5x86

Esse processador é na verdade, um “486DX5”, um 486 com quadruplicação de clock. Tem cache de memória interno de 16 KB e é alimentado por 3,3 V.

O Cyrix Cx 5x86

Esse processador é uma versão do processador 6x86 para placas-mãe 486 e por esse motivo, consegue ser mais rápido que o 486DX4, ainda que utilize o mesmo esquema de multiplicação de clock desse processador (triplicação de clock). Tem um cache de memória interno de 16 KB e é alimentado por 3,5 V. Esse processador é um 486DX4 “turbinado”.