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1982년 2월 1일 Intel에서는 8086의 처리능력을 개량하여 기술적인 면에 있어서 상당한 발전을 이룩한 16bit의 프로세서 80286을 발표한다.
8086이 3u(micron)m 의 공정기술로 29,000개의 트랜지스터를 집적했다면, 80286은 1.5um의 공정기술에 의해 134,000개의 트랜지스터를 직접할 수 있었다.
16bit의 연산과 16bit의 외부 확장 버스를 채용한 80286은 1984년 IBM AT(Advanced Technology)컴퓨터에 탑재된다.
메모리 관리에 있어서도 변화가 있는데, 기존의 8086에 호환되면서도 더욱 빠르게 동작하는 “실제모드(real mode)”를 통해서 MS-DOS에서 만들어진 자료를 살릴 수 있었다.
또한 가상기억공간을 실현해 address 공간을 펼치는 등 고속의 OS아래에서 범용 컴퓨터의 응용이 가능한 “보호모드(Protect mode)”를 지원하여 Windows가 사용 가능했다.
80286의 물리적 메모리공간은 16MB이며 가상메모리는 1MB였는데 이는 기존의 8086이 갖던 물리적 메모리공간 1MB의 16배에 해당한다. 클럭 주파수에 있어서도 8088이 4.7~10MHz의 성능을 갖는 것에 비해서 80286은 6MHz~25MHz에 이르는 등 높은 성능을 보여줬다.
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1985년 10월 발표된 80386 CPU부터는 1mm의 공정기술에 의해 80286의 2배에 가까운 275,000개의 트랜지스터가 집적되며 32bit의 연산능력과 외부 데이터 버스를 지원하게 되는 등 286이 탄생했을 때보다도 더욱 혁신적인 발전을 이룩했다.
뿐만 아니라 CPU의 명칭도 바뀌었다. 80386에 와서는 앞의 80을 빼고 i386만을 정식이름으로 사용을 하게 되며 CPU내부에 DOS를 지원하기 위한 실제모드와 Windows를 지원하는 보호모드를 모두 지원하는 기능이 포함되어 Windows와 MS-DOS 두 가지 운영체제를 완벽하게 사용할 수 있었다.
이것을 가능하게 만들기 위해서 가상모드를 사용하는데, 가상 모드란 실제 모드에서는 16bit로 최대 1MB의 메모리 영역을 사용하고 보호모드에서는 32bit로 최대 4MB의 메모리 영역에서 동작하도록 한 것이다.
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아마 컴퓨터를 오래전부터 사용한 사람이라면 386SX33, 386DX33 등의 명칭을 기억할 것이다. 386에서는 원래의 32bit의 외부데이터를 16bit로 낮춰서 저가형으로 보급을 한 것을 SX(Single Clock)라고 불렀으며 원래의 32bit의 외부데이터 버스를 갖는 것을 DX(Double Clock)라고 명명했다.
또한 클럭 주파수를 보면 33MHz로 구동이 되지만, 손실이 심하기 때문에 66MHz의 구동을 위한 클럭을 공급해야 하는데, 이러한 이유로 메인보드에 캐쉬메모리의 제어부를 달았으며 자주 쓰이는 코드와 데이터를 저장하기 위해 저렴하지만 속도가 느린 DRAM대신 빠르고 값비싼 SRAM을 사용하였다.
80386은 제 3세대 CPU라고도 말할 만큼 기존 방식에 비해 여러면에서 발전을 이룩한 CPU이며, 이후 Intel CPU의 기본구조는 여기서 거의 변화가 없을 만큼 현재의 모습과 크게 다르지 않았다고 할 수 있다.
하지만 성능에 비해 그다지 큰 호응을 얻지 못한 채 i486으로 넘어가게 된다.
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i386 시리즈에 있어서 한 가지 주목할 만한 사실이 있는데, 그것은 1990년 10월에 처음으로 선보이는 최초의 Mobile 프로세서인 i386SL이 발표가 된 것이다.
386SL은 32bit의 내부 레지스터와 16bit의 외부 데이터 버스를 가진 386SX에 기반을 둔 것으로 일반적인 컴퓨터 CPU가 가진 것을 거의 모두 집적시켜 생산 단가를 낮췄을 뿐만 아니라 전원관리 모드를 새롭게 도입하였다.
특징을 살펴보면 1mm의 집적공정으로 855,000개의 트랜지스터가 집적되어 5V의 전압으로 동작하며, 클럭 주파수는 20MHz의 성능을 가진 것과 그 이듬해에 발표된 25MHz의 주파수를 갖는 것이 있었다.
이 제품은 당시의 노트북에 널리 사용되었으며 오늘날 Mobile CPU의 기반을 마련해준 계기가 되었다.
1989년에는 X86이라는 이름이 사용된 마지막 CPU인 i486이 개발되었으며 1991년 486SX가 출시되었다. 486에 들어서의 변화라고 할 수 있는 것은 마이크로프로세서에 RISC화가 이뤄진 것이다.
CPU에는 CISC형과 RISC형이 있다.
이를 간단히 설명하자면 CISC형은 이전까지의 CPU의 형태로써 필요한 모든 명령어 셋을 갖춘 마이크로프로세서이고 RISC는 셋 자체를 많이 사용되는 명령어만으로 개수를 줄임으로 데이타 처리를 위한 소요시간을 줄인 방식의 프로세서이다.
486은 바로 CISC와 RISC의 중간형태를 갖게 된 것이라고 할 수 있다. 그에 더해 CPU자체의 부하가 걸리는 것을 덜어주기 위해 복잡한 연산을 수행하는 별도의 기관인 보조처리장치(co-processor)를 메인보드에 삽입했던 386과는 달리 486에서는 캐시 컨트롤러를 CPU에 내장 시켰으며 집적도를 높여 386의 약 5배가 되는 12,500,000개의 트랜지스터가 내장되었다.
486에서 향상된 점이 한 가지 더 있는데, 공급되는 클럭 주파수의 절반만 효율을 내는 386과는 달리 CPU에 입력된 클럭의 전체 효율을 발휘하였으며 DX-2, DX-4등의 방식을 도입하여 공급되는 버스 클럭을 2배, 3배로 늘려 클럭 스피드를 100MHz까지 끌어올렸다.
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또한, 486SX, 486DX2, 486DX4, 486SL 등 총 여섯 가지에 달하는 많은 종류로 출시된 점도 486 프로세서의 특징이라면 특징이다.
SX와 DX의 개념도 386 때와는 의미가 많이 다른데, SX는 보조연산장치가 장착되지 않거나 작동을 하지 않는 것으로써 CPU가 보드에 납땜에 된 형태로 출시가 되었다.
SX는 간단한 연산구조 때문에 열이 적게 나면서도 좋은 효율을 가졌다는 이유로 노트북에서 사용되기도 했고 저렴한 가격을 가지고 있었다. 반면, DX는 33MHz와 50MHz가 있었으며 데스크 탑용으로 사용이 되었다.
DX2는 오버드라이브를 이용해서 CPU내부에서 클럭을 배로 가속을 시키는 클럭 더블링이라는 기술을 채용해서 높은 성능을 유지한 것이다.
그리고 DX2와 같은 방식으로 클럭을 3배로 만든 것이 바로 DX4가 된다. 한 가지 여기서 유의할 것은 이것의 정식명칭은 i486DX4가 아니라 그냥 Intel DX4라는 것이다.
물론, 486에서도 절전기능을 가진 Mobile용 486 SL모델이 있었다. 이것은 3.3V의 저전압으로 작동하였으며 노트북에 널리 이용되었다.
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486 다음 버전부터 Intel은 어쩔 수 없는 변화를 겪게 된다.
i486가 한참 시장에서 주가를 올리고 있을 때 AMD에서도 AMD486이라 불리는 CPU를 출시하였으며 Cyrix에서도 CX486으로 명명된 CPU를 개발하여 시판에 들어갔다.
Intel은 자신의 고유상표권에 침해를 받았다고 주장하였으며 이를 법정으로 끌고 갔다. 하지만 숫자를 고유등록상표로 인정하기엔 무리가 따른다는 판결이 나왔고 Intel은 울며 겨자먹기 식으로 다음 기종에서 다른 이름을 찾게 된다.
이러한 이유때문에 i486 다음 모델은 당연히 i586이 될 것이라는 일반 사람들의 예상이 깨진 것이다. i486의 차기 모델은 1993년에 출시되었으며 기존 CPU와는 전혀 다른 이름인 'Pentium'으로 명명되었다. Pentium이란 Penta라는 라틴어에서 이름을 따온 것으로 5라는 의미를 가지고 있었다. 이 이름으로 인해 비로소 Intel은 자신들의 고유 상표명을 갖게되었다.
Pentium은 486 CPU보다 더욱 효율이 높아진 기술로 310만 개의 트랜지스터를 집적하며 뛰어난 성능을 발휘하였으며 데이터버스를 통해 64비트의 정보를 한꺼번에 전송할 수 있었다. 또한 각각 8KB의 크기를 가진 코드캐쉬와 데이터캐쉬를 가지고 있어서 캐쉬의 충돌을 방지하고 속도의 향상을 가져왔다.
그 밖에도 서버급의 보조연산장치를 내장하여 데이터의 처리속도의 향상을 이룩했기 때문에 3D등에서 뛰어난 성능을 보이는 한편 데이터 보호에 있어서도 뛰어난 에러검출 능력을 바탕으로 높은 효능을 보였다. 하지만 처음 발매된 60MHz나 66MHz의 Pentium은 보조연산장치(FPU)에 문제를 보여 곧바로 리콜 처리가 되었다.
1995년에는 Pentium의 후속모델인 Pentium Pro가 출시되었는데, 이 CPU는 NT나 UNIX 등에서 뛰어난 성능을 발휘하였다.
이는 계보상으로 보면 686이라고 생각 할 수 있으며 550만개의 트랜지스터가 집적된 것으로 150MHz~200MHz까지 다양한 클럭 속도의 제품이 있었다.
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