Intel : la famille des x86
La famille x86 est devenue une base architecturale, c'est pourquoi des CPU AMD ou Cyrix ont vus le jour, basé sur la technologie x86.
L'Intel 8086 est un microprocesseur CISC 16bits fabriqué par Intel en 1978 (vendu au tarif de 360$), qui fait partie de la famille des x86. Il est basé sur des registres 16bits, et dispose d'un bus externe lui aussi sur 16bits. Il contient 29.000 transistors, est gravé en 3 µm et peut adresser 1Mo de RAM. Sa puissance varie de 0.33 MIPS (lorsqu'il est cadencé à 4.77MHz comme dans l'IBM PC) jusqu'à 0.75 MIPS pour la version 10MHz. Il fut le coeur des premiers micro-ordinateurs commerciaux (le fameux PC qui veut dire Personal Computer : ordinateur personnel).
L'Intel 8088 est un microprocesseur 8/16bits conçu par Intel en 1979. Il est basé sur l'Intel 8086, dont il est une déclinaison économique et moins performante. Il est particulièrement connu pour avoir été employé dans le premier IBM PC. L'Intel 8088 a pour principale différence avec le 8086, un bus externe 8bits au lieu de 16. Il visait des systèmes économiques conçus avec des bus de 8bits, car les circuits imprimés avec un bus plus large étaient encore assez chers lors de sa sortie. La file d'attente de préchargement des 8088 est de 4 octets, alors que celle du 8086 est de 6 octets. Un autre facteur important pour l'utilisation d'une version 8bits d'un 8086 était que cela rendait possible l'utilisation des composants existants pour l'Intel 8085, et permettait de réutiliser le design des ordinateurs basés sur ce modèle.
L'Intel 80286 (officiellement nommé iAPX 286) est un microprocesseur CISC 16bits fabriqué par Intel qui fut présenté le 1er février 1982. Initialement cadencé à 6 et 8MHz, sa fréquence augmenta jusqu'à 20MHz. Il était très utilisé dans les PC du milieu des années 1980 jusqu'au début des années 1990. Le 80286 est 2 fois plus rapide que le Intel 8086 par cycle d'horloge et il est capable d'adresser jusqu'à 16Mo de RAM (contre 1Mo pour le 8086).
Sur les systèmes utilisant l'OS DOS, la mémoire additionnelle ne peut être utilisée qu'en émulant l'extended memory. Toutefois peu d'ordinateurs basés sur ce microprocesseur eurent plus d' 1Mo de RAM. L'iAPX 286 fut créé pour faire fonctionner des applications multi-tâches, y compris dans le domaine des télécommunications (tels les automates PBX), le contrôle de processus en temps réel et les systèmes multi-utilisateurs. Son successeur est l'Intel 80386.
Un 80286 fabriqué par AMD
L'Intel 80286 est un microprocesseur 32bits CISC fabriqué par Intel. Il fut utilisé dans de nombreux ordinateurs personnels de 1986 à 1994. Lors de sa création, le processeur était nommé « P2 », la 3e génération de processeurs dans la lignée des x86, mais il est souvent abrégé par i26.
Créé et construit par Intel, le processeur i386 est achevé en octobre 1985. Les premières puces fonctionnelles sont livrées au public en 1986. Le premier PC équipé de cette puce fut, à la surprise du public, le Compaq 386 Deskpro. IBM, en effet, travaillait à la préparation d'un bus 32bits afin de tirer un parti optimal de la machine.
Ce processeur représente une évolution significative dans la longue lignée des processeurs Intel (qui débute avec l'Intel 8008). Il ajoute par rapport à l'Intel 80286 une architecture 32bits adressant de façon continue jusqu'à 4 milliards d'octets (4Go, soit 1000 fois plus que les mémoires courantes de l'époque), une unité de pagination qui le rend plus facile à utiliser pour les systèmes d'exploitation utilisant de la mémoire virtuelle (tel qu'UNIX), un système de protection mémoire à 3 niveaux (mode système, mode application, mode utilisateur) qui reste encore inexploité de nos jours (les systèmes d'exploitation n'en utilisent toujours que deux) et une facilité de commutation du mode utilisateur vers le mode système.
Plus tard, Intel introduit le 80386SX (ou i386SX) qui est une version à bas prix du i386. La série SX utilise le 32bits en interne mais un bus externe à 16bits (de la même façon que le 8088 était une version à bas prix du 8086). Le 80386 originel est alors renommé en 80386DX afin d'éviter toute confusion.
Intel avait toujours permis à ses concurrents de devenir secondes sources de ses microprocesseurs moyennant licence (comme AMD), afin de rassurer ses clients sur la fluidité de leurs approvisionnements. Cela avait endormi la recherche chez Thomson et chez NEC, désormais plus enclins à acheter les licences Intel qu'à développer leurs propres puces compatibles. A la surprise générale, Intel sûr à la fois de l'avance technique de son 386 et d'avoir atteint la masse critique lui permettant de se passer des secondes sources, annonce qu'il ne rétro-cédera aucune licence aux autres fondeurs. Cette situation de monopole sur une architecture, propulsera Intel de façon durable dans les premiers rangs de l'industrie et de la bourse.
Intel introduisit ensuite le 80486 (ou i486) puis le Pentium, mais ni l'un ni l'autre ne représentent une avancée aussi importante que l'adressage 32bits rendu possible avec le i386. La plupart des logiciels utilisés sur les ordinateurs personnels en 2004, pourraient fonctionner avec, même si ce serait très lentement.
Abrégé i486, l'appellation désigne souvent tous les microprocesseurs compatibles, produits à la suite de ce dernier, notamment : Intel 80486, Intel Pentium (586), Intel Pentium Pro (686), Intel Pentium 4 (786), AMD K6, AMD Athlon (K7), AMD Athlon 64 (K8). D'autres fabricants dont Transmeta et Cyrix (racheté par VIA Technologies) ont également produit des microprocesseurs compatibles. Le fait d'écrire i386 exclut en revanche les microprocesseurs 16bits précédents de la famille x86, le i386 étant un CPU 32bits à part entière.
La famille des Pentium
Techniquement, lorsqu'on évoque le Pentium tout court (ou Pentium original), on désigne les microprocesseurs x86 de 5e génération, ceux qui auraient été appelés 80586 si Intel n'avait pas renoncé à sa numérotation. Le Pentium fut présenté pour la première fois le 22 mars 1993. Le Pentium MMX est une évolution mineure du Pentium qui proposait un jeu d'instruction multimédia étendue, servant notamment pour la vidéo et les jeux 3D, plus un cache passant de 16Ko à 32Ko. Le 1er modèle était cadencé à 60Mhz et sa fréquence est allée jusqu'à 233Mhz (266Mhz pour le MMX).
Dans les premiers Pentium, un problème dans le code de l'unité de calcul en virgule flottante (la FPU : Floating Point Unit) sur la division fut découvert en 1994, connu sous le nom de bogue de la division du Pentium. Ces premiers exemplaires de processeurs Pentium sont également connus pour leur fragilité et la production relativement élevée de chaleur. La 6e génération qui a suivi le Pentium a été introduite avec le Pentium Pro.
Sorti en 1995, et révolutionnaire pour l'époque, le Pentium Pro était orienté du fait de ses performances et de son coût, vers les serveurs haut de gamme. Il est fondé sur le coeur P6, qui a aussi servi de base aux Pentium II, Pentium III, et Pentium M, près de 10 ans après sa sortie.
Ce processeur a été conçu pour Windows NT 4.0 ou les véritables systèmes 32bits de l'époque comme Linux et OS/2. Il est prévu pour fonctionner sur une embase de type socket (socket 8) en montage mono, bi ou quadri processeur, et ce pour les serveurs ou les stations de travail haut de gamme de l'époque. Il compte 2 fois 8Ko de mémoire cache de premier niveau (L1) et est gravé en 0,35 µm pour les versions 133 à 200 MHz, 0,25 µm pour certains modèles 200MHz.
Une innovation par rapport au précédent Pentium consiste à avoir intégré la mémoire cache de second niveau (L2) dans le microprocesseur. Avant elle se trouvait sur la carte mère et était limitée à la fréquence du bus de cette dernière. Par exemple, pour un Pentium classique, la cache tournait de 33 à 66MHz en fonction du processeur utilisé. Le Pentium Pro, comme tous les CPU contemporains, possède sa propre mémoire cache qui fonctionne à la même fréquence que le processeur grâce à un double bus qui permet de communiquer à la fois avec la cache et avec la mémoire vive (RAM). Ainsi, la cache d'un Pentium Pro tourne à 133MHz sur les modèles les moins puissants soit déjà deux fois plus rapides que sur un Pentium classique.
Les Pentiums Pro, destinés aux stations de travail possèdent 256Ko de mémoire cache. Les modèles destinés aux serveurs intègrent 512Ko voire 1Mo (énorme pour l'époque !) pour le fameux Pentium Pro noir devenu très rare et très difficile à trouver.
Intel a sorti un overdrive destiné à augmenter les performances des serveurs de l'époque en passant leur fréquence de 200 à 333MHz. C'est d'ailleurs le dernier overdrive officiel à avoir vu le jour. Cette puce reprenait le concept du Pentium II mais en socket 8. C'était une petite carte en silicium comprenant une puce de Pentium II et deux puces de mémoire cache soudées juste à côté et travaillant à la même fréquence que le processeur soit 333MHz. En gros, on transformait son processeur Pentium Pro en Pentium II Xeon, avec MMX, pour un coût modeste par rapport au prix d'un serveur neuf.
Historiquement parlant, le Pentium Pro est apparu à peu près en même temps que Windows NT 4.0 et a eu beaucoup de succès grâce à ce système. En effet, le Pentium Pro est entièrement optimisé pour les applications 32bits et si on veut lui faire exécuter des programmes 16bits, il devient alors moins puissant que le Pentium. Un Pentium Pro à 200MHz sera à peu près aussi puissant qu'un Pentium à 133 MHz sous DOS ou Windows 95 tandis que sous Windows NT 4.0 il devient plus puissant qu'un Pentium 233MMX ou qu'un Pentium II 233. Certains logiciels prétendent même que les Pentium Pro 200MHz à 1Mo de cache seraient plus efficaces que des Pentium II à 300MHz. Ce processeur s'accommode sans problème de Windows 2000, pour peu qu'on lui donne suffisamment de mémoire.