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Intel 486（正式名称はi486、別名80486 ）は、1989年に発表されたマイクロプロセッサです。Intel 386の高性能版として登場しました。 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世代にあたります。
これは、最初のタイトパイプライン[ c ] x86設計であり、100 万個以上のトランジスタを含む最初の x86 チップでもありました。大きなオンチップキャッシュと統合浮動小数点ユニットを提供しました。発表されたとき、最初のパフォーマンスは、25 MHz バージョンと 33 MHz バージョンの両方で、15 ～ 20 VAX MIPS、毎秒 37,000 ～ 49,000 dhrystones、毎秒 6.1 ～ 8.2 倍精度メガワットストーン と公表されました。[ 1 ] 標準的な 50 MHz i486 は、毎秒 4100万命令のDhrystone MIPS と27.9 のSPEC 整数評価を実行します。 [ 4 ]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 のパフォーマンスの向上は、すべてのステージが 1 つのサイクルにバインドされた 5 段パイプラインのおかげです。チップ上の強化されたFPUユニットは、サイクルあたりの処理速度がi387 FPUよりも大幅に速かった。i387 FPUは、i386と並んでマザーボードのソケットに搭載される、独立したオプションの数学コプロセッサだった。[ 5 ]
i486は1993年に初代Pentiumにシリーズのフラッグシップとして取って代わられ、1998年にはCeleronがローエンドシリーズとして引き継いだ。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日だった。[ 2 ]
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た。1988年中にロジックとマイクロコード機能を完成させた。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た。 3月20日に製造元から最初のシリコンを受け取った。[ 6 ]
i486は1989年4月10日のSpring Comdexで発表されました。 [ 1 ]発表時に、Intelはサンプルは第3四半期に入手可能になり、量産品は第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年の秋、インテルは3層800nmプロセスCHMOS-Vテクノロジーを使用した50MHz i486 DXを発表しました。1,000台単位で665米ドルで販売されました。[ 4 ]
そのシーズンに、インテルは低消費電力の25MHz Intel486 DXマイクロプロセッサを発表しました。このプロセッサは471米ドルで入手可能でした。また、低消費電力の16MHz、20MHz、25MHz Intel 486SX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ドルで入手可能でした。価格はすべて1,000個単位でした。これらの低消費電力マイクロプロセッサは、同様の通常のバージョンのCPUと比較して、消費電力が50～75%削減されています。[ 9 ]
i486設計の最初の大きなアップデートは、クロック倍増の486DX2シリーズのリリースにより1992年3月に行われました。 [ 10 ]これは、デュアルクロック乗算器を使用して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、40MHzと50MHzの486DX2チップをサポートした最初の例でした 。より高速な66MHz の486DX2-66は同年8月にリリースされました。[ 10 ]
第5世代のPentiumプロセッサは1993年に発売されたが、Intelはi486プロセッサの生産を続け、その中にはクロック速度100MHz 、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も含まれていた。[ 10 ]
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定していた。しかし、AMDは、技術共有契約が80286の派生である80386にも及ぶと考えていた。[ 10 ] AMDは386をリバースエンジニアリングし、インテルの最上位の33MHzバージョンよりも安価で消費電力も低い40MHzのAm386DX-40チップ を製造 した。[ 10 ]インテルはAMDがこのプロセッサを販売するのを阻止しようとしたが、AMDが裁判で勝訴し、競合企業としての地位を確立することができた。[ 11 ]
386 の競合製品が登場した後、インテルは 1992 年に 25 MHz の 80486SX の価格を 33 MHz の 80386 の価格よりも低くしました。業界アナリストは、インテルは顧客が競合のない 486 に移行できるようにしたかったと述べています。この戦略は非常に成功し、1993 年までにDell は80486 ベースのコンピュータが売上の 70% を占めていると報告しました。[ 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、40 MHz の第 1 世代Am486 チップをリリースしました。第 2 世代の Am486DX2 チップは、クロック周波数 50、66、80 MHz で翌年にリリースされました。[ 10 ] Am486 シリーズは 1995 年に 120 MHz の DX4 チップで完成しました。 [ 10 ]
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マイクロコードへのアクセス権を獲得した。[ 10 ]これにより、AMDの486プロセッサの2つのバージョンが作成された。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である。しかし、和解では80486がAMDにとって最後のインテルクローンとなることも結論付けられた。[ 10 ]
486 クローンのもう 1 つのメーカーはCyrixで、 80286/386 システム用のファブレスコプロセッサ チップ メーカーでした。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ました。[ 10 ]テキサス インスツルメンツが製造した両方のCyrix プロセッサは 386SX/DX システムとピン互換性があり、アップグレード オプションとして使用できました。[ 11 ]しかし、これらのチップは、キャッシュ メモリが 1 KB しかなく、内蔵の数学コプロセッサもなかったため、Intel 486 プロセッサには及びませんでした。1993 年に Cyrix は独自の Cx486DX と DX2 プロセッサをリリースし、その性能は Intel の製品により近いものでした。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ました。 1994年、サイリックス社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。[ 10 ]
1995年、CyrixとAMDは、プロセッサのアップグレードを希望するユーザー向けの市場が確立されていることに着目し始めた。Cyrixは、Cyrix M1コアをベースにした派生486プロセッサである5x86をリリースした。これはクロック周波数が最大120MHzで、486ソケット3マザーボード のオプションとして提供された。 [ 10 ] [ 11 ] 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、キャッシュが2倍になり、乗数が4倍になった改良版80486で、オリジナルの486DXマザーボードでも動作した。[ 10 ] Am5x86は、AMDのパフォーマンス評価を使用した最初のプロセッサであり、Pentium 75と同等であると謳われ、Am5x86-P75として販売されました。 [ 11 ] Kingston Technologyは、133 MHzのAm5x86を使用した「TurboChip」486システムアップグレードを発売しました。[ 10 ]
Intel は、486 マザーボード用のPentium OverDriveアップグレード チップを製造して対応しました。これは、フロントサイド バス クロックが 25 MHz または 33 MHz のボードで最大 83 MHzで動作する改良型 Pentium コアでした。OverDrive は速度と価格のために人気が出ませんでした。 [ 10 ]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は少なくなり、IBM の広報担当者はそれを「恐竜」と呼びました。[ 13 ]しかし、Pentium シリーズのプロセッサが市場で足場を築いた後も、Intel は産業用組み込みアプリケーション向けに 486 コアの生産を続けました。Intel は 2007 年後半に i486 プロセッサの生産を中止しました。[ 2 ] [ 10 ]
i486 の命令セットは i386 と非常によく似ていますが、CMPXCHG (比較交換アトミック操作) や XADD (フェッチ加算アトミック操作で、元の値を返す (標準の ADD とは異なり、フラグのみを返す)) などの追加命令がいくつか追加されています。この世代の CPU では、最大 156 種類の命令がリストされています。[ 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。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)、および強化されたバスインターフェイス ユニットを備えています。[ 15 ]タイト パイプラインのおかげで、単純な命令 (やなどALU reg,reg)のシーケンスはALU reg,im、シングル クロック サイクル スループット (1 クロックごとに 1 つの命令が完了) を維持できます。言い換えれば、1 命令あたり約 1.8 クロックで動作していました。[ 6 ]これらの改善により、同じクロック レートでの i386 に比べて整数ALUのパフォーマンス がほぼ 2 倍になりました。したがって、16 MHz i486 のパフォーマンスは 33 MHz i386 と同程度でした。CPU と FPU の両方が単一のダイに搭載されているため、25 MHz Intel486 バージョンではバス使用率が 50% になります。[ 16 ]つまり、CPUとMCP（数学コプロセッサ）の組み合わせは、Intel386 DXとIntel387 DX数学コプロセッサの組み合わせよりも40%高いパフォーマンスを提供します。[ 17 ] 旧設計では、25 MHzのi486部品と同等の性能を得るには50 MHzに達する必要がありました。[ d ]
i386と同様に、4GBのフラットメモリモデルを実装することができました。すべての「セグメントセレクタ」レジスタは、プロテクトモードでは中立値に、リアルモードではゼロに 設定でき、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）のみを線形32ビット仮想アドレスとして使用することで、セグメンテーションロジックをバイパスすることができました。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を除き（リアルモードでは仮想アドレスは使用されません）、通常どおりページングシステムによって物理アドレスにマッピングされました。i386と同様に、メモリセグメンテーションを回避することで、一部のオペレーティングシステムやアプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させることができました。
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対応するために、バンクごとに4枚の30ピン（8ビット）SIMM 、または1枚の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、8/16/32ビットの任意の選択を可能にするために、4つのバイト選択ピン（A0、A1の代わりに）が追加されました。これは、直接アドレス指定可能な物理メモリの上限も4ギガバイト（ 23032ビットワード＝2328ビットワード）であることを意味していました。
Intelはいくつかの接尾辞とバリエーションを提供しました（表を参照）。バリエーションには以下が含まれます。
（Intel製プロセッサの場合）最大内部クロック周波数は16～100MHzの範囲でした 。16MHz のi486SXモデルはDell Computersで使用されていました。
50 MHz バス用に指定された数少ない i486 モデル (486DX-50) の 1 つは、当初過熱の問題があり、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問題が続き、一般消費者には不評でした。当時、ローカルバスビデオ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依然として人気がありました。486DX-50 はすぐにクロックが倍増したi486DX2に取って代わられました。i486DX2 は、内部 CPU ロジックを外部バス速度 (50 MHz) の 2 倍で動作させていましたが、外部バスが 25 MHz でしか動作しなかったため、それでも速度が遅くなりました。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といったより高性能なi486プロセッサは、Intelが次世代Pentiumプロセッサファミリーをリリースした後に登場したため、あまり人気がなかった（後者はOEM向け製品としてのみ入手可能だった）。DX4の一部のステッピングでは50MHz バス動作が公式にサポートされていたが、この機能はほとんど使用されなかった。
i486 と互換性のあるプロセッサは、 IBM、テキサス・インスツルメンツ、AMD、Cyrix、UMC、STMicroelectronics (旧 SGS-Thomson) などの企業によって製造されました。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した。 (IBM のマルチソース要件は、80286 以降 x86 製造の理由の 1 つです。) しかし、i486 は、以前の i386 を含む多くの Intel 特許で保護されていました。 Intel と IBM はこれらの特許の広範な相互ライセンスを結んでおり、AMD は、両社間の訴訟の 1995 年の和解で関連特許の権利を取得しました。[ 19 ]
AMDは、Intelには同等の製品がなかった40MHzバスを使用した複数のクローン製品 （486DX-40、486DX/2-80、486DX/4-120）を製造したほか、30MHzの外部クロック を使用して90MHzで動作する製品も製造したが 、これはOEM向けにのみ販売された。i486互換CPUの中で最速だったAm5x86は133MHzで動作し 、1995年にAMDから発売された。150MHz と160MHz の製品も計画されていたが、正式には発売されなかった。
Cyrixは、コスト重視のデスクトップおよび低消費電力（ノートPC）市場向けに、i486互換のプロセッサを多数製造した。AMDの486クローンとは異なり、Cyrixのプロセッサはクリーンルームでのリバースエンジニアリングによって開発された。Cyrixの初期製品には、 386DXまたはSXソケットにそれぞれ接続できるハイブリッドチップである486DLCと486SLCがあり、1KB のキャッシュ（ 当時のIntel/AMD製品は8KB）を提供していた。Cyrixはまた、i486ソケットに接続でき、2KBまたは8KB のキャッシュを提供する「本物の」486プロセッサも製造した。クロックあたりの性能で比較すると、Cyrix製のチップは一般的にIntel/AMD製の同等品よりも低速だったが、8KBキャッシュを搭載した後期の製品は、 市場投入が遅れたものの、より競争力のあるものとなった。
Motorola 68040 はi486 と互換性はありませんでしたが、機能と性能の面では i486 と同等と位置づけられることがよくありました。クロック周波数が同じであれば、Motorola 68040はIntel チップを大幅に上回ることができました。[ 20 ] [ 21 ]しかし、i486 は過熱することなく、はるかに高速にクロック周波数を上げることができました。Motorola 68040 の性能は、後期の i486 システムに比べて劣っていました。
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、場合によっては 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) が搭載されていました。[ f ]多くのマザーボードでは、これらのスロットをデフォルトの 6 MHz または 8 MHz から、おそらく 16.7 MHz または 20 MHz (i486 バス クロックの半分) まで、多くの場合BIOS 設定内から数ステップ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、通常、このような速度でうまく動作しました。これは、低速な (当時) カスタムVLSI設計ではなく、標準のMSIチップを使用していたためです。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設された古いビデオ カードなど)。ただし、8 MHz または 10 MHz を超える動作は、特にSCSIまたはサウンド カードを搭載したシステムでは、安定性の問題につながることがありました。
一部のマザーボードには、ISA 規格との下位互換性を持つ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、拡張アドレッシング、IRQ の共有、ソフトウェアによるカード構成 (ジャンパーや DIP スイッチなどではなく) といった魅力的な機能を提供していました。しかし、EISA カードは高価であったため、主にサーバーやワークステーションで使用されていました。一般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、電気的およびタイミングの不安定性に陥りやすく、一般的な一般消費者向けデスクトップでは、ISA スロットとビデオカード用の VLB スロットが 1 つだけ搭載されていました。VLB は、i486 時代の末期に徐々にPCIに置き換えられました。VLBは i486 バスに直接基づいていたため、P5 Pentium バスとは大きく異なり、VLB をサポートするPentium クラスのマザーボードはほとんどありませんでした。 ISAはPentium 5世代まで存続し、Pentium III時代までPCIに完全に取って代わられることはなかったが、特に産業用PCにおいては、Pentium 4時代まで長く使われ続けた。
後期のi486マザーボードは通常、PCIスロットとISAスロットの両方を備え、場合によってはVLBスロットが1つだけ搭載されていました。この構成では、バスのブリッジ方法によってVLBまたはPCIのスループットが低下しました。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の略であるため、これは適切です）。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、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可能な場合もありました。これは1/1または1/2、場合によっては2/3（50MHzの CPUクロック用）に設定できました。一部のマザーボードはPCIクロックを規定の最大値である33MHzに制限しており 、特定のネットワークカードはこの周波数で正しいビットレートを実現していました。 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た。
i486 チップを使用した最初のハードウェア製品は、IBMの486/25 Power Platformで、PS/2 Model 70 386に接続して25 MHz i486 にアップグレードするCPU カードでした。1989 年 10 月に発売されましたが、i486 の初期ロットにバグがあるという報告が Intel によって確認されたため、発売から数週間後に回収されました。 [ 23 ] : 39 [ 24 ] [ 25 ] i486 チップを使用した最初の完全なコンピュータ システムは、英国のハードウェアメーカーApricot Computersが製造し、1989 年後半に発売されたApricot VX FTでした。 [ 26 ] [ 27 ]
後期のi486マザーボードは、マイクロソフトが設計したプラグアンドプレイに対応した。これは、 Windows 95の一部として始まり、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だった。
中級および高級のi486マザーボードの中には、マザーボードに統合されたL2キャッシュを搭載しているものがある。[ 28 ]
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。これらはPCIスロットと72ピンSIMMを備え、Windows 95を実行するように設計されており、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 Cx5x86はCyrix 6x86の登場で姿を消しましたが、 AMD Am5x86はAMD K5の発売遅延のため、依然として重要な存在でした。
i486を搭載したコンピュータは1990年代後半まで人気を保ち、エントリーレベルのPC向けの低価格プロセッサとして利用された。従来のデスクトップおよびノートPC向けの生産は、インテルがCeleronブランドを発表した1998年に終了したが、組み込みシステム向けには2000年代後半まで生産が続けられた。
汎用デスクトップコンピュータの役割では、i486 ベースのマシンは 2000 年代初頭まで使用され続けました。特に、Windows 95 から98、およびWindows NT 4.0が、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であったためです。[ 29 ] [ 30 ] Windows 2000 はi486 ベースのマシンで動作できましたが、最適なパフォーマンスではありませんでした (公式の「最小ハードウェア要件」は Pentium プロセッサでした)。[ 31 ]一般的に新しいオペレーティングシステムに取って代わられたため、i486 システムは、古いプログラム (特にゲーム) との後方互換性を除いて使用されなくなりました。特に、新しいオペレーティングシステムでの動作に問題があったためです。ただし、一部のオープンソース オペレーティングシステムでは、かなり後になるまでサポートが削除されませんでした。
i486は最終的にパーソナルコンピュータ用途ではPentiumに追い抜かれたが、Intelは組み込みシステムでの使用のために生産を続けた。2006年5月、Intelはi486の生産を2007年9月末で終了すると発表した。[ 2 ] [ 32 ]
Linuxカーネルのメインラインでは、2022年と2025年にi486クラスのx86プロセッサのサポートを終了することを検討した。[ 33 ] Linuxカーネルからのサポート終了プロセスは2026年4月に開始された。[ 34 ]