И. Липкин

Стало уже традицией, что каждые 2-3 года Intel представляет на суд уже ничему не удивляющихся фирм-изготовителей компьютеров нового члена знаменитого семейства микропроцессоров 80Х86. И каждое такое событие неизбежно порождает почти что гамлетовский вопрос, волнующий потенциальных покупателей, то есть нас с вами: менять или не менять? Время идет, первые 8086/8088 сменились более производительными i286, которые, в свою очередь, уступили место 32-разрядным кристаллам серии 80386, а сегодня уже и сверхмощные i486 перестали кого-либо удивлять. Так сравнимы ли преимущества новых систем с затратами на из приобретение?

Качественный скачок
Когда фирма Intel объявила о выпуске процессора 80286, это было воспринято как качественный скачок в микропроцессорной технологии. Предполагалось, что новый кристалл будет обладать такими особенностями, которых в принципе был лишен процессор 8088. К ним можно отнести и высокую тактовую частоту, и 16-разрядную шину данных, и режим работы с защитой, позволяющий реализовать многопользовательскую систему на персональном компьютере. Последнее, правда, удалось осуществить, правда, только в следующем поколении: i386 оказался действительно многозадачным и многопользовательским процессором, обладающим, к тому же, 32-разрядной шиной данных, существенно более высокой тактовой частотой и возможностью практически безграничной адресации.

Кристалл i486, в свою очередь, создавался как своего рода "продолжатель" линии 80386 (кстати, сама фирма Intel определяет процессор 80486 как супер-386). Тем не менее, объединив в одном корпусе почти 1,2 млн. транзисторов, удалось создать микросхему, по своим параметрам перекрывающую возможности минимашины или даже универсального компьютера. В то же время, i486 полностью совместим на программном уровне со своими "старшими братьями" - процессорами серии 80386.

Большинство усовершенстований, характерных для i486, носят чисто аппаратный характер. Давайте попытаемся разобраться, почему 25-мегагерцовый 80486 работает в 3-4 раза производительнее процессора 80386, рассчитанного на ту же тактовую частоту. Это связано с тем, что выполнение одной и той же инструкции в первом случае производится за 1-2 цикла, а во втором - за 4-5. К тому же, в корпусе i486 помимо центрального процессора находятся математический сопроцессор, кэш и специальное устройство управления памятью, позволяющее физически адресовать до 4 Гбайт ОЗУ, при этом виртуальный адрес может достигать 64 Тбайт. Богатая система 32-разрядных команд, а также некоторые встроенные функции позволяют использовать процессор 80486 в мультипрограммных и многопользовательских приложениях.

Миникомпьютер в одной микросхеме
Фирма Intel опубликовала бюллетень, содержащий результаты измерений производительности нескольких вычислительных систем, построенных на базе 25- и 33-мегагерцовых процессоров i486. Сравнение некоторых характеристик показывает, что в ряде случаев персональный компьютер не уступает мини-ЭВМ DEC VAX 8550 размером с два холодильника и стоимостью под 100 000 долларов.

К сожалению, подобное тестирование не отражает реальной производительности вычислительной системы, так как проводится в строго определенных условиях и далеко не по всем показателям. Поэтому, хотя процессор i486 обладает впечатляющей вычислительной мощностью, существует множество факторов, влияющих на результирующую скорость работы компьютера.

Реальная производительность компьютера с таким быстрым процессором, как i486, ограничивается отнюдь не возможностями самого кристалла, а способностью вычислительной системы передавать информацию с соответствующей скоростью. Другими словами, ОЗУ, видеоадаптер, жесткий диск и сама шина являются как раз тем "болотом", в котором "вязнет" спринтер-процессор. Ситуация до боли напоминает езду на "Мерседесе" по колдобистым московским переулкам. Одним из способов разрешения подобного конфликта может быть использование спецальных процессоров ввода/вывода, существенно сокращающих время вынужденного простоя центрального процессора. Очевидно, что простая замена i386 на i486 без соответствующей доработки остальных узлов вычислительной сисемы к повышению производительности не приведет.

Скорость доступа к ОЗУ в большинстве систем на базе i486 близка к 70 наносекундам, в то время, как процессор может выполнять команды чтения/записи в несколько раз быстрее. Встроенная 8-килобайтная кэш-память играет роль буфера между относительно медленной основной памятью и скоростным кристаллом. Практически данные, предназначенные для записи в ОЗУ, сначала помещаются в кэш и, пока процессор выполняет следующую инструкцию, спокойно и неторопливо перекачиваются по указанному адресу. Кэширование операции чтения - вещь куда более хитрая: программа управления кэш-памятью должна предвидеть, какие именно данные должны быть считаны из ОЗУ за несколько циклов перед тем, как они понадобятся процессору. По мнению специалистов фирмы http://vkontakte.ru/club30420021, кэширование экономит до 80% времени при обращении к оперативной памяти.

Большинство производителей вычислительной техники считает, что встроенных 8 Кбайт кэш отнюдь не достаточно и, в сявзи с этим, комплектуют свои системы 25-наносекундной кэш-памятью объемом 128 Кбайт. С правомерностью подобных рассуждений можно согласиться, особенно если учесть тех пользователей, которым компьютер необходим для таких применений, как САПР или настольная типография. Но тут на первый план выступает производительность видеоадаптера, на который в этом случае ложится максимальная нагрузка.

Теперь о жестком диске. Большинство программных продуктов построены таким образом, что их функционирование требует интенсивного использования дискового пространства. Но стоит нам сравнить время доступа к жесткому диску с временем выполнения одной команды типа регистр-регистр, как становится очевидной исключительная важность включения в вычислительную систему на базе i486 очень быстрого дисковода. Считается, что для большинства применений использование жесткого диска емкостью менее 100 Мбайт практически сводит на нет преимущества процессора 80486 над кристаллом i386. Если же в вашем компьютере установлен 300-мегабайтный накопитель с контроллером SCSI или ESDI, можно быть уверенным, что i486 постарается проявить себя во всей красе: такие накопители характеризуются чрезвычайно малыми временами поиска и перехода с дорожки на дорожку, да и контроллер работает достаточно быстро, чтобы не испортить общую картину.

Стоит ли тратиться?
Итак, вы решились на покупку системы 486 и теперь раздумываете над такой мелочью, как тактовая частота. Читателям, наверное, известно, что на западном рынке можно увидеть и 25- и 33-мегагерцевые варианты, хотя первые пока еще встречаются куда чаще.

Позволю себе напомнить, что случилось в свое время с машинами на базе 80386. Буквально два года назад 16-мегагерцевые компьютеры являли собой арьегард в этом шустром семействе, но довольно скоро на этом незавидном месте оказались сначала 20-ти, а затем 25-мегагерцевые аппараты. Покупая 486 машину с тактовой частотой 25 МГц, вы рискуете через полгода оказаться в хвосте, а еще через полгода вам придется серьезно подумать над проблемой приобретения более быстрого компьютера. Я никому не советую на практике столкнуться с последствиями народной мудрости, которая, как известно, гласит: "скупой платит дважды", и рекомендую раскошелиться сейчас.

Решая вопрос, какой шинной архитектуре отдать предпочтение, следует иметь в виду, что будущее за двумя новыми стандартами - MCA и EISA. В отличие от 16-разрядных гнезд расширения, поддерживаемых старой шиной ISA, 32-разрядные гнезда стандарта EISA позволят грядущим периферийным устройствам заметно быстрее обмениваться данными с центральным процессором. Шина МСА вообще создавалась специально для работы в комплексе с i486 при скорости передачи информации 106 Мбайт в секунду. Но не стоит сбрасывать со счетов и тот факт, что старая 16-разрядная периферия значительно разнообразнее и дешевле новой, а тем более предназначенной для подключения к шине МСА. Так что окончательный выбор целиком за вами.

И все-таки, давайте попытаемся ответить на вопрос: а нужна ли лично вам система, построенная на базе i486?

В целом ряде приложений такая машина не будет иметь ощутимого преимущества над хорошо скомплектованным компьютером с процессором 80386. Если вы работаете в однопользовательском режиме и основными вашими пакетами являются текстовые процессоры, базы данных или электронные таблицы, покупка 386 машины сэкономит вам несколько тысяч долларов, а эффект от использования вычислительной техники будет аналогичным.

Компьютер на базе i486 незаменим при работе в такой многопользовательской операционной системе, как UNIX, особенно в тех случаях, когда программы написаны с учетом максимального использования преимуществ 32-разрядной системы команд. Вот тут вы немедленно почувствуете увеличение производительности в 3-4 раза. Что касается издательских пакетов и САПР, серьезной графики и сложной статистики, то в этих сферах процессор 80486 просто недосягаем. Не следует забывать также такой важный слой, как локальные сети, где персональный компьютер на базе i486 нашел свое место в качестве мощного файл-сервера.

Статья была опубликована в журнале ComputerPress #1 1991