PDF de programación - Intel 80486

Intel 80486

Intel 80486

486

Microprocesador

1

Producción

Fabricante(s)

La parte inferior de un Intel 80486DX2

1989 — 1997

Intel
IBM
AMD
Texas Instruments
Harris Semiconductor
UMC
SGS Thomson

Frecuencia de reloj de CPU

16 MHz a 100 MHz

Velocidad de FSB

16 MHz a 50 MHz

Longitud del canal MOSFET 1 µm a 0,6 µm

Conjunto de instrucciones

x86 (IA-32) including x87 for DX models

Package(s)

PGA (socket 1, 2, 3, 6)
196-pin PQFP

Los Intel 80486 (i486, 486) son una familia de microprocesadores de 32 bits con arquitectura x86 diseñados y
fabricados por Intel Corporation y también fabricados mediante licencia ó ingeniería inversa por otras empresas
como IBM, Texas Instruments, AMD, Cyrix y Chips and Technologies con diseños distintos o clonados.
Los i486 son muy similares a sus predecesores, los Intel 80386. Las diferencias principales son que los i486 tienen
un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y una caché unificada, integrados en el propio
circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los i486
sean el doble de rápidos que un i386 e i387 a la misma frecuencia de reloj. De todos modos, algunos i486 de gama
baja son más lentos que los i386 más rápidos.
Las velocidades de reloj para los i486 eran:
•• 16 MHz (no muy frecuente)
•• 20 MHz (tampoco frecuente)
•• 25 MHz
•• 33 MHz
•• 40 MHz
•• 50 MHz (normalmente una placa base de 25 MHz con duplicación del reloj dentro del microprocesador)
•• 66 MHz (33 MHz con duplicación del reloj)
•• 75 MHz (25 MHz con triplicación del reloj)
•• 80MHz (versión de AMD de 40 MHz con duplicación de reloj)
•• 100 MHz (33 MHz con triplicación del reloj)

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•• 120 MHz (40 MHz con triplicación de reloj, exclusivo de AMD).
Existió un 80486 de 133MHz fabricado por AMD denominado Am5x86-P75 que disponía de 16KB de caché L1,
arquitectura de 0'35 micras (contra las 0'6 micras de los modelos anteriores), un multiplicador de 4x y FSB de 33
MT/s, del cual se fabricaron también diferentes versiones con diferente voltaje y diferente encapsulación, de 3.3V y
3.45V, posibilitando una enorme capacidad para el overclock que le permitía subir hasta los 160Mhz, equiparando su
rendimiento con el de un Pentium-90. Posteriormente AMD diseñó el Am5x86-P75+ de 150Mhz, 16KB de caché
L1, multiplicador 3x y FSB de 55 MT/s a 3.45V, haciéndolo el procesador 80486 más potente jamás fabricado, del
cual apenas se comercializaron unidades siendo un preciado objeto de colección entre aficionados.
El sucesor del microprocesador Intel 80486 es el Intel Pentium.

Variantes del i486
Hay varias variantes del diseño básico del i486, entre las que se
encuentran:
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Intel 80486-SX / 33 MHz.

Intel 80486-DX - la versión modelo, con las características
indicadas anteriormente.
Intel 80486-SX - un i486DX con la unidad de coma flotante
deshabilitada por defecto de fabricación (más tarde sería
deshabilitada aun sin defecto para cubrir la creciente demanda
de modelos SX).
Intel 80486-DX2 - un i486DX que internamente funciona al
doble de la velocidad suministrada por el reloj externo, a la que
funcionan el resto de dispositivos del sistema.
Intel 80486-SX2 - un i486SX que funciona internamente al
doble de la velocidad del reloj.
Intel 80486-SL - un i486DX con una unidad de ahorro de
energía.
Intel 80486-SL-NM - un i486SX con una unidad de ahorro de
energía.
Intel 80486DX4 - como un i486DX2 pero triplicando la
velocidad interna.
Intel 80487 o 80487-SX - una versión del i486DX diseñado
para ser usado como unidad de coma flotante del i486SX. El
i487 se instala en el zócalo de coprocesador que se encuentra al
efecto en las placas base para i486SX. el cual era un 486DX
completo que inhabilitaba el 486SX
Intel 80486 OverDrive (486SX, 486SX2, 486DX2 o 486DX4) - variaciones de los modelos anteriores diseñados
como procesadores de actualización, que tienen un voltaje diferente. Normalmente estaban diseñados para ser
empleados en placas base que no soportaban el microprocesador equivalente de forma directa.

Arquitectura del 486DX2.

Duplicación y triplicación de reloj
Para no exigir mayor velocidad a las placas base, Intel introdujo la duplicación (y más tarde la triplicación) de
frecuencia reloj dentro del integrado. Mientras la placa base y sus comunicaciones con el microprocesador a través
de sus pines se realizaba a la frecuencia del reloj, las operaciones internas del microprocesador se realizaban al doble
(o al triple) de velocidad. De este modo los bloques de código cargados en la memoria caché interna alcanzaban la
máxima velocidad, que bajaba a la mitad (o a un tercio) cuando accedía a la memoria RAM.

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Intel designó con el sufijo "2" a los microprocesadores que empleaban duplicación de frecuencia de reloj. La
frecuencia indicada en el microprocesador correspondía a la frecuencia ya duplicada. Por ejemplo, el 80486 DX2 de
66 MHz tenía un reloj de 33 MHz en la placa base. El público no informado aceptó el sufijo "2" como un signo de
superioridad, y se generalizó la creencia de que un 486 de 66 MHz duplicaba a 132 MHz. De manera aparentemente
contradictoria, la mayoría de los test de velocidad mostraban que una PC con un microprocesador de 40 MHz (sin
duplicación de velocidad) era más rápido que uno de 50 MHz (25 MHz con duplicación de velocidad).
De una manera sorprendente, Intel designó con el sufijo "4" en lugar de "3" a los microprocesadores que empleaban
triplicación de frecuencia de reloj, lo que hacía al público no informado sobrestimar la capacidad de estos
microprocesadores. De este modo, un 486 de 100 MHz en tenía una frecuencia de reloj de 33 MHz, y la frecuencia
triplicada llegaba a 99 MHz.

Instrucciones a nivel de aplicación
Con respecto al 386 se añadieron tres nuevas instrucciones, dos de ellas están orientadas al uso de sistemas de
multiprocesador. En estos es usual acceder a los recursos compartidos y la regulación de estos se hace mediante
semáforos.
La tercera instrucción añadida tiene por misión facilitar el acceso a banco de datos de otros procesadores como los
creados para ser utilizados en ordenadores IBM o equipos con microprocesadores Motorola.

Instrucción de permutación de bytes BSWAP reg32
La instrucción BSWAP sirve para invertir el orden de los bytes en una palabra de 32 bits. Convierte una palabra
almacenada con el objeto de menor peso en la dirección más baja en otra que tenga los mismos, pero con el octeto de
menor peso en la dirección más alta. Proporciona mejor rendimiento en aritmética ASCII y BCD, ya que se procesan
4 octetos en lugar de uno solo.
Es una instrucción que solo actúa sobre registros de 32 bits y se ejecuta en un ciclo de reloj.

EAX 12345678H

BSWAP EAX

EAX 78563412H

Instrucción de intercambio y suma XADD r/m, reg
Usa dos operandos del mismo tamaño 8, 16 ó 32 bits. El segundo debe ser un registro. El primero puede ser un
registro o un operando en memoria.
Se ejecuta en tres o cuatro ciclos de reloj

Ejemplo

XADD OPLOP2

; OP2:=OP1

; OP1:= OP1 + OP2

IMOTEP ; OP3:=GATO </pre>

IMOTEP,IMOTEP,IMOTEP,IMOTEP

ERROR LOG

Varios procesadores podrían compartir la ejecución de un mismo bucle de instrucciones simplificando el
procesamiento en paralelo.
Con la nueva instrucción del 486 la codificación sería:

Intel 80486

MOV EAX, 1

LOCK XADD N, FAX

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Instrucción de comparación e intercambio CMPNCHG r m,reg
Necesita tres operandos del mismo tamaño 8, 16 ó 32 bits. El segundo debe ser un registro. El primero puede ser un
registro o un operando en memoria. El tercero debe ser implícito: el acumulador (AL, AX, EAX, dependiendo del
tamaño de los otros operandos). Se ejecuta en seis o siete ciclos de reloj si la comparación resulta cierta o hasta diez
si es falsa.

CMPXCHG DEST.ORGIA

; IF DEST=ACUM

THEN DEST: ORGIA

; ELSE ACUM: =DEST

Los señalizadores del registro EFLAGS indican el resultado de la comparación. Si es cierta o, ZF se pone a 1; si no
se pone a 0. Se pueden realizar semáforos multivalor, y utilizar las instrucciones wait y signal desde múltiples
procesos que pretendan compartir un recurso simultáneamente.

MOV EBX. IDENT_DUEÑO

BUCLE

XOR EAX. EAX

LOCK CMPCHG DUEÑO_SEMAFORO. EBX

JNZ BUCLE ; Si está ocupado por otro, espera.

(Semáforo adquirido: realización de la operación protegida)

MOV DUEÑO_SEMAFORO. 0

; Se libera el semáforo.

Nuevas instrucciones a nivel de sistema
El 486 tiene cuatro nuevas instrucciones específicas para él, que no existen en el 386. tres de ellas están relacionadas
con la caché interna que incorpora el 486 para datos y código. La cuarta se refiere a la caché de la tabla de páginas.

Carga y almacenamiento de registros de prueba MOV TRn, reg32
Como en el 486 existen tres nuevos registros relacionados con la caché interna, la función MOV también puede
acceder a ellos.

Invalidación del contenido de la caché INVD
Con esta se invalida totalmente el contenido de la caché interna y se genera un ciclo de bus para indicar que a su vez
las cachés externas deban invalidar sus contenidos. La instrucción se ejecuta en cuatro ciclos de reloj.

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Invalidación de la caché previa actualización de la memoria WBINVD
Con esta se invalida totalmente el contenido de la caché interna y se genera dos ciclos de bus la primera indica a las
cachés de tipo de escritura obligada que deberán actualizar la memoria principal. Para indicar a la segunda que a su
vez las cachés externas deban invalidar sus contenidos. La instrucción se ejecuta en 5 ciclos de reloj.

Invalidación de una entrada de la TLB (Translation Loackside Buffer)
Genera una dirección virtual a partir del operando dado e invalida la correspondiente entrada de la caché de la tabla
de páginas, la TLB. Invalida la entrada de la TLB que referencia a la página que incluye la dirección del ope