486 中国語

486 中国語

Intel 486DX2の露出したダイ
一般情報
発売	1989年4月10日[2]
製造中止	2007年9月28日[1]
デザイン：	インテル、パット・ゲルシンガーがチーフアーキテクト
共通メーカー	インテル、IBM、AMD、テキサス・インスツルメンツ、ハリス・セミコンダクター、UMC、SGSトムソン
パフォーマンス
最大CPU クロックレート	16～100MHz [a]
FSB速度	16MHz～50MHz
データ幅	32ビット[3]
アドレス幅	32ビット[3]
仮想アドレス幅	32ビット（線形）; 46ビット（論理）[3]
キャッシュ
L1キャッシュ	8KBから16KB
アーキテクチャと分類
テクノロジーノード	1μm～600nm
命令セット	x86-16、IA-32 （x87を含む）（「 SX」モデルを除く）
物理的仕様
トランジスタ	1.2 [2] –160万
コプロセッサ	インテル 80487SX
パッケージ	168 ピンPGA、196 ピンPQFP、208 ピンSQFP
ソケット	PGA168、ソケット1、2、3​​
歴史
前任者	インテル 386
後継	ペンティアム/i586 (P5)
サポート状況
サポートされていません

Intel 486 は、正式名称をi486、別名80486といい、1989 年に発表されたマイクロプロセッサです。Intel 386の後継機として、 より高性能な製品です。1978年の8086、1982年のIntel 80286、1985年のi386に続く、バイナリ互換CPUの第 4 世代となります。

これは初の緊密にパイプライン化された^[c] x86設計であり、100 万個を超えるトランジスタを搭載した初の x86 チップでもありました。大規模なオンチップ キャッシュと統合型浮動小数点ユニットを提供しました。発表された当初のパフォーマンスは、25 MHz 版と 33 MHz 版の両方で、15 ～ 20 VAX MIPS 、 37,000 ～ 49,000ドライストーン/秒、6.1 ～ 8.2 倍精度メガホイールストーン/秒と公表されていました。 ^[2] 一般的な 50 MHz の i486 は、1 秒あたり 4100 万命令を実行し、ドライストーン MIPS とSPEC 整数定格は 27.9 です。^{[4]これは、}クロック サイクルあたり i386 または i286 の約 2 倍の速度です。i486 のパフォーマンス向上は、すべてのステージが 1 サイクルにバインドされた 5 ステージ パイプラインによるものです。チップ上の拡張FPUユニットは、サイクル当たりi387 FPUよりも大幅に高速でした。i387 FPUは、i386と一緒にマザーボードソケットにインストールされた、独立したオプションの数値演算コプロセッサでした。^[5]

i486の後継はオリジナルのPentiumです。i486の注文は2007年3月30日に終了し、最後の出荷は2007年9月28日でした。^[1]

このマイクロプロセッサ世代のコンセプトは、 1985年に386プロセッサがリリースされた直後に、パット・ゲルシンガーとジョン・クロフォードと議論されました。チームは1987年初頭にコンピュータシミュレーションを開始しました。彼らは1988年にロジックとマイクロコード機能を完成させました。チームは1989年2月にデータベースを完成させ、 3月1日にテープアウトしました。彼らは3月20日に製造から最初のシリコンを受け取りました。^[6]

i486は1989年4月10日のSpring Comdexで発表されました。^[2]発表時にIntelはサンプルは第3四半期に提供され、生産量は第4四半期に出荷されると述べました。^[7]最初のi486ベースのPCは1989年後半に発表されました。^[8]

1991年秋、インテルは3層800nmプロセス CHMOS-Vテクノロジーを採用した50MHzのi486 DXを発表しました。1,000個単位で665ドルで販売されました。^[9]

そのシーズンに、インテルは低電力の 25 MHz Intel486 DX マイクロプロセッサを発表しました。これは 471 ドルで販売されていました。また、低電力の 16、20、25 MHz Intel486 SX マイクロプロセッサもありました。これらの周波数範囲では、それぞれ 235 ドル、266 ドル、366 ドルで販売されていました。すべての価格は 1,000 個単位での価格でした。これらの低電力マイクロプロセッサは、これらの CPU の同様の通常バージョンと比較して、消費電力が 50～75% 削減されています。^[10]

i486設計の最初のメジャーアップデートは、1992年3月にクロックが2倍になった486DX2シリーズのリリースで行われました。 ^[11]これは、デュアルクロックマルチプライヤを使用してCPUコアクロック周波数をシステムバスクロック周波数から分離した初めてのケースであり、40MHzと50MHzの486DX2チップをサポートしました。より高速な66MHzの486DX2-66は、その年の8月にリリースされました。^[11]

第5世代のPentiumプロセッサは1993年に発売されましたが、Intelは100MHzのクロック速度とL1キャッシュが16KBに倍増したトリプルクロックレートの486DX4-100を含むi486プロセッサの生産を継続しました。 ^[11]

以前、インテルは80386と80486の技術をAMDと共有しないことを決めていた。しかし、AMDは技術共有契約が80286の派生である80386にも及ぶと信じていた。^[11] AMDは386をリバースエンジニアリングして40MHzのAm386DX-40チップを製造した。これはインテルの最高の33MHzバージョンよりも安価で消費電力も低かった。^[11]インテルはAMDによるプロセッサの販売を阻止しようとしたが、AMDは裁判で勝訴し、競合企業としての地位を確立した。^[12]

AMDはクローンを作り続け、1993年4月にクロック周波数25、33、40MHzの第1世代Am486チップをリリースしました。翌年にはクロック周波数50、66、80MHzの第2世代Am486DX2チップがリリースされました。 ^[11] Am486シリーズは1995年に120MHzのDX4チップで完成しました。^[11]

AMDが1987年にインテルに対して起こした長期にわたる仲裁訴訟は1995年に和解し、AMDはインテルの80486マイクロコードを入手した。^[11]これにより、AMDの486プロセッサには2つのバージョンが生まれた。1つはインテルのマイクロコードからリバースエンジニアリングされたもので、もう1つはクリーンルーム設計プロセスでAMDのマイクロコードを使用したものだった。しかし、和解では80486がAMDの最後のインテルクローンとなることも結論付けられた。^[11]

486クローンの別の製造業者は、 80286/386システム用のファブレス・コプロセッサ・チップ製造業者であったCyrixである。最初のCyrix 486プロセッサである486SLCと486DLCは1992年にリリースされ、80386パッケージを使用していた。^[11] Texas Instruments製のCyrixプロセッサは両方とも386SX/DXシステムとピン互換であったため、アップグレード・オプションとなることができた。^[12]しかし、これらのチップは1KBのキャッシュ・メモリしかなく、組み込みの数値演算コプロセッサもなかったため、Intel 486プロセッサに匹敵することはできなかった。1993年、Cyrixは独自のCx486DXおよびDX2プロセッサをリリースしたが、これらはIntelの同等品に性能が近かった。IntelとCyrixは互いに訴訟を起こし、Intelは特許侵害で、Cyrixは独占禁止法違反で訴えた。 1994年、サイリックスは特許侵害訴訟に勝訴し、独占禁止法違反の訴えを取り下げた。^[11]

1995年、サイリックス社とAMD社は、プロセッサをアップグレードしたいユーザー向けの市場がすでに存在していることに着目し始めた。サイリックス社は、サイリックスM1コアをベースにした5x86という派生的な486プロセッサをリリースした。これは120MHzまでクロックアップされ、486ソケット3マザーボードのオプションだった。^{[11] [12]} AMDは133MHzのAm5x86アップグレードチップをリリースした。これは基本的に80486の改良版で、キャッシュが2倍、4倍の乗算器を備えており、オリジナルの486DXマザーボードでも動作した。^[11] Am5x86はAMDの性能評価を採用した最初のプロセッサで、Pentium 75と同等であるとしてAm5x86-P75として販売された。^[12] キングストンテクノロジー社は133MHzのAm5x86を使った「TurboChip」486システムアップグレードをリリースした。^[11]

インテルはこれに応えて、 486 マザーボード用のPentium OverDriveアップグレード チップを開発した。これは、フロントサイド バス クロックが 25 または 33 MHz のボードで最大 83 MHz で動作する Pentium コアの改良版であった。OverDrive は速度と価格の面で人気がなかった。^[11]ディスカウント ウェアハウスで 486 プロセッサを搭載した新しいコンピュータが不足し、IBM のスポークスマンはそれを「恐竜」と呼んだ。^[13]しかし、Pentium シリーズのプロセッサが市場に定着した後も、インテルは産業用組み込みアプリケーション向けに 486 コアを生産し続けた。インテルは 2007 年後半に i486 プロセッサの生産を中止した。^{[1] [11]}

i486の命令セットはi386と非常に似ていますが、CMPXCHG（比較とスワップの アトミック操作）やXADD（フェッチと追加のアトミック操作で元の値を返す（フラグのみを返す標準のADDとは異なります））などのいくつかの追加命令が追加されています。この世代のCPUでは、最大156の異なる命令リストが導入されています。^[14]

i486 のパフォーマンス アーキテクチャは、i386 に比べて大幅に改善されています。i486 には、オンチップの統合命令およびデータキャッシュ、オンチップの浮動小数点ユニット(FPU)、および拡張バスインターフェイス ユニットがあります。^[15]タイトなパイプラインにより、一連の単純な命令 (やなどALU reg,reg)はALU reg,im、シングル クロック サイクルのスループット (1 つの命令が 1 クロックごとに完了) を維持できました。言い換えると、1 つの命令あたり約 1.8 クロックで実行されていました。^[6]これらの改善により、同じクロック レートで i386 に比べて整数ALU のパフォーマンス が約 2 倍になりました。したがって、16 MHz の i486 は、33 M​​Hz の i386 と同等のパフォーマンスでした。この組み合わせにより、ダイ内の CPU と NPU ハウスの両方で、25 MHz Intel486 バージョンの場合、バス使用率は 50% になります。^[16]言い換えれば、CPUとMCP（数値演算コプロセッサ）の両方を組み合わせると、Intel386 DXとIntel387 DX数値演算コプロセッサの両方を組み合わせた場合よりも40％高いパフォーマンスが得られます。^[17] 旧設計では、25MHzのi486部品に匹敵するために50MHzに達する必要がありました。^[d]

• 8 KB のオンチップ (レベル 1) SRAM キャッシュには、最近使用された命令とデータ (一部の後期モデルでは16 KB および/またはライトバック) が格納されます。i386 には内部キャッシュはありませんでしたが、より低速のオフチップ キャッシュ (i386 には内部レベル 1 キャッシュがなかったため、正式にはレベル 2 キャッシュではありません) をサポートしていました。
• キャッシュ コヒーレンスと、5 バス サイクル以内に 16 バイトのキャッシュ ラインを埋めるためのメモリ アクセス用の新しいバースト モードを有効にする拡張外部バス プロトコル。386 では、同じ量のデータを転送するのに 8 つのバス サイクルが必要でした。
• 密結合^[b] パイプラインは、 ALU reg,regや ALU reg,imなどの単純な命令をクロック サイクルごとに完了します (数サイクルの遅延の後)。i386 では 2 クロック サイクルが必要でした。
• 専用のローカル バスを備えた統合FPU ( SX モデルでは無効または存在しません) 。i387 よりも拡張されたハードウェア上のより高速なアルゴリズムと組み合わせることで、 i386 / i387 の組み合わせよりも高速に浮動小数点計算を実行しました。
• MMUパフォーマンスが向上しました。
• 新しい命令: XADD、BSWAP、CMPXCHG、INVD、WBINVD、INVLPG。

i386 と同様に、フラットな 4 GB メモリ モデルを実装できます。すべての「セグメント セレクタ」レジスタは、保護モードでは中立値に設定でき、リアル モードではゼロに設定できます。また、32 ビットの「オフセット レジスタ」(アドレス レジスタとして使用される一般的な CPU レジスタの x86 用語) のみを、セグメント化ロジックをバイパスする線形 32 ビット仮想アドレスとして使用します。その後、仮想アドレスは、ページング システムが無効になっている場合 (リアルモードには仮想アドレスがありません) を除き、通常どおり物理アドレスにマップされます。i386 と同様に、メモリのセグメント化を回避すると、一部のオペレーティング システムとアプリケーションのパフォーマンスが大幅に向上します。

一般的な PCマザーボードでは、 i486 の32 ビットデータ バスに適合させるために、4 つの 30 ピン (8 ビット) SIMMまたはバンクごとに 1 つの 72 ピン (32 ビット) SIMM が必要でした。アドレス バスは30 ビット (A31..A2) を使用し、4 つのバイト選択ピン (A0、A1 の代わりに) を補完して、8/16/32 ビットの選択を可能にしました。つまり、直接アドレス指定可能な物理メモリの制限 も4ギガバイト(2 ³⁰ 32 ビットワード = 2 ³² 8 ビットワード) でした。

Intel はいくつかのサフィックスとバリアントを提供しました (表を参照)。バリアントには次のものがあります:

• Intel RapidCAD : i386プロセッサと80387 FPUのピン互換代替品として設計された、特別にパッケージ化された Intel 486DX とダミー浮動小数点ユニット(FPU) 。
• i486SL-NM : i486SX をベースにした i486SL。
• i487SX (P23N) : i486SXシステムの FPU アップグレードとして販売された、1 つの追加ピンを備えた i486DX。i487SXがインストールされると、マザーボード上に i486SX が存在することが保証されますが、無効になり、そのすべての機能が引き継がれます。
• i486 OverDrive (P23T/P24T) : i486SX、i486SX2、i486DX2、または i486DX4。アップグレード プロセッサとしてマークされている一部のモデルは、同じ速度の「標準」チップとはピン配置や電圧処理能力が異なります。マザーボード上のコプロセッサまたは「OverDrive」ソケットに装着すると、i487SX と同じように動作します。

最大内部クロック周波数 (Intel バージョン) は 16 ～ 100 MHz の範囲でした。16 MHz の i486SX モデルはDell Computersで使用されました。

50 MHz バスに指定された数少ない i486 モデルの 1 つ (486DX-50) は、当初は過熱の問題があったため、0.8マイクロメートル製造プロセスに移行されました。しかし、486DX-50 をローカル バス システムにインストールすると、バス速度が速いために問題が続き、一般消費者には不評でした。ローカル バス ビデオは当時は必須と考えられていましたが、EISAシステムのユーザーには人気がありました。486DX-50 はすぐに、クロックが 2 倍のi486DX2に追い抜かれました。i486DX2 は、内部 CPU ロジックを外部バス速度の 2 倍 (50 MHz) で実行していましたが、外部バスが 25 MHz でしか動作しなかったため、それでも低速でした。66 MHz (外部バス 33 MHz) の i486DX2 は、全体的に 486DX-50 よりも高速でした。

OverDrive やDX4などのより強力な i486 の反復は、Intel が次世代 Pentiumプロセッサ ファミリをリリースした後に登場したため、あまり人気がありませんでした (後者は OEM 部品としてのみ入手可能) 。DX4 の特定のステッピングも 50 MHz バス操作を公式にサポートしていましたが、めったに使用されない機能でした。

i486 と互換性のあるプロセッサは、IBM、Texas Instruments、AMD、Cyrix、UMC、STMicroelectronics (旧 SGS-Thomson) などの企業によって製造された。一部はクローン (マイクロアーキテクチャレベルで同一) であり、その他はIntel 命令セットのクリーンルーム実装であった(IBM の複数ソース要件は、80286 以来の x86 製造の理由の 1 つであった)。ただし、i486 は、以前の i386 を含む多くの Intel 特許で保護されていた。Intel と IBM はこれらの特許の広範なクロスライセンスを結んでおり、1995 年に両社間の訴訟が和解した際に AMD は関連特許の権利を付与された。^[19]

AMD は、Intel に同等品のない 40 MHz バス (486DX-40、486DX/2-80、486DX/4-120) を使用するクローンをいくつか製造した。また、30 MHz の外部クロックを使用する 90 MHz 仕様の部品も製造したが、これは OEM にのみ販売された。最も高速に動作する i486 互換 CPU であるAm5x86 は133 MHz で動作し、1995 年に AMD からリリースされた。150 MHz および 160 MHz の部品も計画されたが、正式にリリースされることはなかった。

Cyrix は、コスト重視のデスクトップおよび低消費電力 (ラップトップ) 市場向けに、さまざまな i486 互換プロセッサを製造しました。AMD の 486 クローンとは異なり、Cyrix プロセッサはクリーン ルーム リバース エンジニアリングの結果です。Cyrix の初期の製品には、それぞれ 386DX または SX ソケットに差し込む 486DLC と 486SLC という 2 つのハイブリッド チップがあり、1 KB のキャッシュを提供しました (当時の Intel/AMD 製品は 8 KB でした)。Cyrix は、i486 のソケットに差し込む「本物の」486 プロセッサも製造し、2 KB または 8 KB のキャッシュを提供しました。クロック単位で見ると、Cyrix 製のチップは一般に Intel/AMD の同等製品よりも低速でしたが、8 KB のキャッシュを備えた後の製品は、市場に遅れて登場したにもかかわらず、より競争力がありました。

Motorola 68040 はi486 と互換性がないものの、機能と性能の点で同等と位置付けられることが多かった。クロック単位で見ると、Motorola 68040 はIntel チップを大幅に上回る性能を発揮した。^{[20] [21]}しかし、i486 は過熱することなく大幅に高速化する能力を持っていた。Motorola 68040 の性能は、後に生産された i486 システムよりも遅れをとっていた。^[要出典]

初期の i486 ベースのコンピュータには、複数のISAスロット (エミュレートされた PC/AT バスを使用) と、時には 1 つまたは 2 つの8 ビット専用スロット (PC/XT バスと互換性あり)が装備されていました。 ^[f]多くのマザーボードでは、これらをデフォルトの 6 または 8 MHz からおそらく 16.7 または 20 MHz (i486 バス クロックの半分) まで、多くの場合BIOSセットアップ内から数段階でオーバークロックすることができました。特に古い周辺機器カードは、(当時の) 低速なカスタムVLSI設計ではなく標準の MSI チップを使用していることが多かったため、このような速度でも通常は問題なく動作しました。これにより、パフォーマンスが大幅に向上しました (たとえば、386 または 286 コンピュータから移動した古いビデオ カードの場合)。ただし、8 または 10 MHz を超える動作は、少なくともSCSIまたはサウンド カードを備えたシステムでは、安定性の問題を引き起こすことがありました。

一部のマザーボードには、ISA 標準と下位互換性のある32 ビットEISA バスが搭載されていました。EISA は、帯域幅の増加、アドレス指定の拡張、IRQ の共有、ソフトウェアによるカード構成 (ジャンパー、DIP スイッチなどではなく) などの魅力的な機能を提供しました。ただし、EISA カードは高価であったため、主にサーバーとワークステーションで使用されていました。消費者向けデスクトップでは、よりシンプルで高速なVESA ローカル バス(VLB) がよく使用されていました。残念ながら、電気およびタイミング ベースの不安定性が発生しやすく、一般的な消費者向けデスクトップには、ISA スロットとビデオ カード用の 1 つの VLB スロットが組み合わされていました。i486時代の最後の数年間に、 VLB は徐々にPCIに置き換えられました。VLBは i486 バスを直接ベースとしており、P5 Pentium バスとは大きく異なるため、Pentium クラスのマザーボードで VLB をサポートするものはほとんどありませんでした。 ISA は P5 Pentium 世代まで存続し、Pentium III 時代まで PCI に完全に置き換えられませんでしたが、特に産業用 PC では、Pentium 4 時代まで存続しました。

後期の i486 ボードには通常、PCI スロットと ISA スロットの両方が装備されており、VLB スロットが 1 つだけの場合もあります。この構成では、バスのブリッジ方法によっては、VLB または PCI のスループットが低下します。当初、これらのシステムの VLB スロットは、通常、ビデオ カードとのみ完全に互換性がありました (「VESA」はVideo Electronics Standards Associationの略語であるため適切です)。VLB-IDE、マルチ I/O、または SCSI カードは、PCI スロットを備えたマザーボードでは問題が発生する可能性がありました。VL バスは i486 バス (基本的にローカル バス) と同じクロック速度で動作しましたが、PCI バスも通常は i486 クロックに依存していましたが、BIOS 経由で分周器設定が利用できる場合もありました。これは 1/1 または 1/2 に設定でき、2/3 に設定できる場合もあります (CPU クロックが 50 MHz の場合)。一部のマザーボードでは、PCI クロックが指定された最大値の 33 MHz に制限され、特定のネットワーク カードは、正しいビット レートを得るためにこの周波数に依存していました。 ISA クロックは通常、CPU/VLB/PCI クロックの分周器によって生成されます。

i486チップを使用した最も初期の完全なシステムの1つは、英国のハードウェアメーカーApricot Computersが製造したApricot VX FTでした。^[22]海外の米国でも「世界初の486」として普及しました。

その後、i486 ボードはプラグ アンド プレイをサポートするようになりました。プラグ アンド プレイは、 Windows 95の一部としてMicrosoftが設計し、消費者がコンポーネントを簡単にインストールできるようにするための 仕様です。

AMD Am5x86とCyrix Cx5x86 は、後期世代の i486 マザーボードでよく使われた最後の i486 プロセッサでした。これらには、 Windows 95 を実行するように設計された PCI スロットと 72 ピン SIMM が付属しており、80486 マザーボードのアップグレードにも使用されました。Cyrix 6x86が取って代わったことでCyrix Cx5x86 は衰退しましたが、AMD K5 の遅延を考えると、 AMD Am5x86 は依然として重要な存在でした。

i486 をベースにしたコンピュータは 1990 年代後半まで人気が続き、エントリーレベルの PC 向けのローエンド プロセッサとして機能しました。従来のデスクトップおよびラップトップ システム向けの生産は、Intel がCeleronブランドを導入した 1998 年に終了しましたが、組み込みシステム向けの生産は2000 年代後半まで継続されました。

汎用デスクトップコンピュータとして、i486ベースのマシンは2000年代初頭まで使用され続けた。特に、Windows 95から98、およびWindows NT 4.0は、 i486ベースのシステムを公式にサポートした最後のMicrosoftオペレーティングシステムだった。^{[23] [24]} Windows 2000はi486ベースのマシンで実行できたが、ハードウェア要件がPentiumプロセッサのみだったため、パフォーマンスは最適とは言えなかった。 ^[25]しかし、新しいオペレーティングシステムに取って代わられると、i486システムは、特に新しいオペレーティングシステムでの実行に問題があったため、古いプログラム（特にゲーム）との下位互換性を除いて使用されなくなった。しかし、 DOSBoxは後のオペレーティングシステムで利用可能で、i486命令セットのエミュレーションとほとんどのDOSベースのプログラムとの完全な互換性を提供した。^[26]

i486は最終的にパーソナルコンピュータ用途ではPentiumに取って代わられたが、インテルは組み込みシステムでの使用のために生産を継続した。2006年5月、インテルはi486の生産を2007年9月末に終了すると発表した。^{[1] [27]}

• Intel マイクロプロセッサの一覧
• Motorola 68040 は互換性がないものの、パフォーマンスと機能の面で Intel 486 のMotorola版として位置付けられることが多かった。
• VL86C020、同様の時間枠で整数コードで同等のMIPS性能（両方とも25MHz）のARM3コア、100万個ではなく31万個のトランジスタ（1.5μmプロセス）

• Gamer、Brassic (2023年1月1日)。「The Brassic Gamer: The (Almost) Definitive 486DX/50 Article」。The Brassic Gamer 。 2023年1月3日閲覧。

• Intel486 データシート
  • 可変周波数の低電力 SX および DX。1992 年 12 月
  • 組み込み超低消費電力 Intel 486 SX
  • 組み込みライトバック強化 Intel DX4。1995 年 10 月
• cpu-collection.de の Intel i486 DX の画像と説明
• Intel 386DXのダイ写真