Intel débute avec le 4004
Le premier microprocesseur vendu par Intel était le 4004 à quatre bits en 1971. Il était conçu pour fonctionner en conjonction avec trois autres microprocesseurs, le 4001 ROM, le 4002 RAM et le 4003 Shift Register. Alors que le 4004 lui-même effectuait des calculs, ces autres composants étaient essentiels au fonctionnement du processeur. Le 4004 était principalement utilisé dans les calculatrices et autres appareils similaires, et n’était pas destiné à être utilisé dans les ordinateurs. Sa vitesse d’horloge maximale était de 740 kHz.
Le 4004 a été suivi par un processeur similaire connu sous le nom de 4040, qui était essentiellement une variation améliorée du 4004 avec un jeu d’instructions étendu et des performances plus élevées.
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8008 et 8080
Le 4004 a permis à Intel de se faire un nom dans le domaine des microprocesseurs, et pour tirer parti de la situation, Intel a lancé une nouvelle gamme de processeurs huit bits. Le 8008 est arrivé le premier en 1972, suivi du 8080 en 1974 et du 8085 en 1975. Bien que le 8008 ait été le premier processeur huit bits produit par Intel, il n’est pas aussi remarquable que son prédécesseur ou son successeur, le 8080. Il était plus rapide que le 4004 grâce à sa capacité à traiter les données en blocs de huit bits, mais il était cadencé de façon plutôt conservatrice entre 200 et 800 kHz, et les performances du 8008 n’ont tout simplement pas attiré beaucoup de développeurs de systèmes. Le 8008 utilisait une technologie de transistors de 10 micromètres.
Le 8080 d’Intel a eu beaucoup plus de succès. Il a développé la conception du 8008 en ajoutant de nouvelles instructions et en passant à des transistors de six micromètres. Cela a permis à Intel de plus que doubler les fréquences d’horloge, et les puces 8080 les plus performantes en 1974 fonctionnaient à 2 MHz. Le 8080 a été utilisé dans d’innombrables appareils, ce qui a conduit plusieurs développeurs de logiciels, tels que Microsoft, récemment formé, à se concentrer sur les logiciels pour les processeurs d’Intel.
Enfin, lorsque le 8086 a été publié, il a été rendu compatible à la source avec le 8080 pour maintenir la rétrocompatibilité avec ce logiciel. Par conséquent, les 8080 et les éléments matériels clés ont été présents à l’intérieur de tous les processeurs basés sur le x86 jamais produits, et les logiciels 8080 peuvent techniquement toujours fonctionner sur n’importe quel processeur x86.
Le 8085 était essentiellement une variante moins chère et plus cadencée du 8080, qui a connu un grand succès également bien que moins influent.
8086 : The Beginning Of x86
Le premier processeur 16 bits d’Intel était le 8086, qui a contribué à augmenter considérablement les performances par rapport aux conceptions précédentes. Non seulement il était plus cadencé que le 8088 orienté budget, mais il utilisait également un bus de données externe de 16 bits et une file d’attente de prélecture de six octets plus longue. Il était également capable d’exécuter des tâches de 16 bits (bien que la plupart des logiciels de l’époque aient été conçus pour des processeurs de 8 bits). Le bus d’adresse a été étendu à 20 bits, ce qui a permis au 8086 d’accéder à 1 Mo de mémoire et donc d’augmenter les performances.
Le 8086 est également devenu le premier processeur x86, et il a utilisé la première révision de l’ISA x86, sur laquelle sont basés presque tous les processeurs créés par AMD ou Intel depuis l’introduction du 8086.
Intel a également produit le 8088 à peu près à la même époque. Ce processeur était basé sur le 8086, mais avec deux fois moins de lignes de données et une file d’attente de prélecture de quatre octets. Cela a entraîné une perte d’équilibre, car le bus plus étroit a réduit le taux de récupération des instructions, obligeant l’unité d’exécution d’Intel à rester inactive la plupart du temps. Il avait toujours accès à un maximum de 1 Mo de mémoire vive et fonctionnait à des fréquences plus élevées que les processeurs précédents ; cependant, il était assez peu rapide que le 8086.
80186 et 80188
Intel a suivi le 8086 avec plusieurs autres processeurs, qui utilisaient tous une architecture 16 bits similaire. Le premier était le 80186, destiné aux applications embarquées. Pour faciliter cela, Intel a intégré dans le processeur plusieurs éléments matériels que l’on trouve généralement sur la carte mère, notamment le générateur d’horloge, le contrôleur d’interruption et le timer. Par effet secondaire, certaines instructions s’exécutaient nettement plus vite sur le 80186 que sur le 8086, même à la même fréquence d’horloge. Mais bien sûr, Intel a naturellement poussé la fréquence du CPU vers le haut au fil du temps pour améliorer encore les performances.
Le 80188, orienté budget, contenait de la même manière plusieurs pièces de matériel intégrées au processeur. Mais comme le 8088, son bus de données était coupé en deux.
80286 : Plus de mémoire, plus de performances
Le 80286 est sorti la même année que le 80186 et avait des caractéristiques presque identiques, mais il étendait le bus d’adresse à 24 bits, ce qui permettait au processeur d’accéder à 16 Mo de mémoire.
iAPX 432
L’iAPX 432 était une tentative précoce d’Intel de s’écarter de son portefeuille x86 en faveur d’une conception entièrement différente. Intel prévoyait que l’iAPX 432 serait plusieurs fois plus rapide que ses autres offres. Cependant, le processeur a finalement échoué en raison de certains défauts de conception majeurs. Bien que les processeurs x86 soient relativement complexes, l’iAPx 432 a porté la technologie CISC à un tout autre niveau de complexité. La conception du matériel était plutôt grande, ce qui a obligé Intel à le fabriquer à partir de deux matrices distinctes. Le processeur était également très gourmand en données et ne fonctionnait pas bien sans une bande passante extrêmement large. L’iAPX 432 a réussi à dépasser les performances du 8080 et du 8086, mais il a été rapidement dépassé par des produits x86 plus récents, et finalement il a été abandonné.
i960 : Le premier RISC d’Intel
Intel a créé son premier processeur RISC en 1984. Il n’était pas conçu comme un concurrent direct des processeurs x86 de la société, car il était destiné à une solution embarquée sécurisée. En interne, il s’agissait d’une architecture superscalaire 32 bits qui utilisait les concepts RISC de Berkeley. Les premiers processeurs i960 étaient cadencés relativement bas, le modèle le plus lent fonctionnant à 10 MHz, mais au fil des ans, ils ont été améliorés et transférés dans des fabriques plus petites qui leur ont permis d’atteindre 100 MHz. Il supportait également 4 Go de mémoire protégée.
Le i960 était largement utilisé à l’intérieur des systèmes militaires ainsi que dans les systèmes d’entreprise.
80386 : le x86 tourne en 32 bits
Le premier processeur x86 32 bits d’Intel était le 80386, sorti en 1985. L’un des principaux avantages de ce processeur était son bus d’adresse 32 bits qui lui permettait de prendre en charge jusqu’à 4 Go de mémoire système. Bien que ce soit beaucoup plus que ce que tout le monde utilisait à l’époque, les limitations de la RAM ont souvent nui aux performances des processeurs x86 antérieurs et concurrents. Contrairement aux processeurs modernes, à l’époque de la sortie du 80386, une plus grande quantité de RAM se traduisait presque toujours par une augmentation des performances. Intel a également mis en œuvre plusieurs améliorations architecturales qui ont contribué à faire passer les performances au-dessus de celles du 80286, même lorsque les deux systèmes utilisaient la même quantité de RAM. Il prenait également en charge le traitement en mode virtuel, ce qui augmentait la prise en charge du multitâche.
Pour segmenter sa gamme de produits avec une offre plus économique, Intel a également lancé le 80386SX. Ce processeur était presque identique au 80386 ; il utilisait toujours une architecture 32 bits, mais la moitié de son bus de données était réduite à 16 bits pour des raisons d’économie.
i860
En 1989, Intel fit une nouvelle tentative pour s’éloigner de ses processeurs x86. Elle a créé un nouveau processeur RISC connu sous le nom de i860. Contrairement au précédent i960, ce processeur était conçu pour être un modèle haute performance afin de concurrencer le marché des ordinateurs de bureau, mais sa conception s’est avérée problématique. Son principal défaut était que les performances du processeur dépendaient entièrement du compilateur qui plaçait les instructions dans l’ordre où elles devaient être exécutées lors de la création du logiciel. Cela a permis à Intel de réduire la taille de la puce et la complexité globale de l’i860, mais il était presque impossible de lister correctement chaque instruction du début à la fin lors de la compilation du programme. Cela provoquait un blocage constant de l’unité centrale pendant qu’elle tentait de contourner le problème.
80486 : intégration de la FPU
La 80486 d’Intel était une autre étape importante en termes de performances. La clé de son succès était une intégration plus étroite des composants dans le processeur. Le 80486 a été le premier processeur x86 à contenir un cache L1. Les premiers modèles de 80486 étaient dotés de 8 Ko sur la puce et étaient gravés sur un processus de 1000 nm. Mais lorsque la conception est passée à 600 nm, la taille du cache L1 a doublé pour atteindre 16 Ko.
Intel a également intégré le FPU dans le CPU, qui était jusqu’alors une unité de traitement fonctionnelle distincte. En déplaçant ces pièces de matériel dans le processeur hôte, la latence entre elles a fortement diminué. Le 80486 a également utilisé une interface FSB plus rapide pour augmenter la bande passante, et le noyau a subi diverses autres modifications pour augmenter l’IPC. Ces changements ont augmenté les performances du 80486 de manière significative, et les modèles haut de gamme étaient plusieurs fois plus rapides que l’ancien 80386.
Les premiers processeurs 80486 atteignaient 50 MHz, et les modèles ultérieurs qui utilisaient le processus amélioré de 600 nm allaient jusqu’à 100 MHz. Pour cibler les utilisateurs à petit budget, Intel a également publié une version du 80486 connue sous le nom de 80486SX, dont le FPU était désactivé.
P5 : Le premier Pentium
Le Pentium est apparu en 1993 comme le premier processeur Intel x86 qui ne suivait pas le système numérique 80×86. En interne, le Pentium utilisait l’architecture P5, qui était la première conception superscalaire x86 d’Intel. Bien que le Pentium ait été généralement plus rapide que le 80486 dans tous les domaines, sa caractéristique la plus importante était un FPU considérablement amélioré. La FPU du Pentium original était plus de dix fois plus rapide que la vieille unité du 80486. Cette caractéristique est devenue encore plus importante dans les années suivantes, lorsqu’Intel a sorti le Pentium MMX. Ce processeur avait la même architecture que le Pentium d’origine, mais il prenait en charge le nouveau jeu d’instructions SIMD MMX d’Intel, qui pouvait drastiquement augmenter les performances.
Intel a également augmenté la taille du cache L1 sur ses processeurs Pentium par rapport au 80486. Les premiers Pentium contenaient 16KB, tandis que le Pentium MMX est passé à 32KB. Naturellement, ces processeurs fonctionnaient également à des fréquences d’horloge plus élevées. Les premiers processeurs Pentium utilisaient des transistors 800 nm et ne pouvaient atteindre que 60 MHz, mais les révisions ultérieures sont passées au processus 250 nm d’Intel et ont poussé les fréquences jusqu’à 300 MHz.
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