英特尔80386，40周岁了

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来 源 ： 内容编译自tomshardware 。

英特尔的 80386 处理器本周迎来了 40 岁生日。这款第三代 x86 处理器（更广为人知的名字是 i386）于 1985 年 10 月推出，是英特尔 PC 产品线中首款 32 位芯片，也是 IA-32 指令集的起源，也是改变个人计算的架构转折点。

i386 搭载 275,000 个晶体管，发布时运行频率高达 16 MHz。它内部配备了 32 位通用寄存器、扁平内存模型，并支持高达 4GB 的地址空间，但更大的变化在于系统架构。保护模式、虚拟 8086 模式和硬件分页为 x86 上的真正多任务处理和虚拟内存奠定了基础。微软早期的 i386 开发工具包中包含多个 DOS 会话并行运行的演示，每个会话都在各自的分页虚拟机中运行。这在 1990 年成为 Windows 3.0 的核心功能，名为“386 增强模式”。

在遭到IBM拒绝后，康柏成为首家推出搭载英特尔新CPU的电脑的公司。1986年9月推出的Deskpro i386比IBM早了近一年上市。这完全是意料之中的事；康柏曾与英特尔直接合作开发芯片，并抢先获得了硅片的使用权。这款电脑的起售价为6,499美元，成为了PC行业的转折点。英特尔制造了芯片，但康柏却主导了整个行业的节奏。

Linux也是基于 i386 构建的。Linus Torvalds 的第一个内核版本明确针对 386-AT 硬件，他的早期开发笔记中没有提及任何更早的版本。386 的保护模式和分页功能使得构建真正的类 Unix 系统成为可能，而无需编写复杂的变通方案。Torvalds在2012年从 Linux 内核中移除了对 386 的支持，此时距离 Linux 内核发布已经过去了 20 多年。

英特尔在 i386 之后于 1989 年推出了 i486 ，但该架构在嵌入式系统中沿用了数十年。该公司直到 2007 年才停止生产该芯片。i386 的指令集 IA-32 直到 2010 年代仍然是 Windows 和大多数 Linux 发行版的支柱。

归根结底，i386 不仅仅是一款速度更快的 286。它使 x86 成为一个受保护的多任务软件平台，这是前所未有的。40 年后，它的核心设计仍然出现在模拟器、虚拟机和传统启动环境中。最初的芯片或许早已不复存在，但它所定义的架构却永不消逝。

英特尔最重要的产品

40年前，英特尔推出了首款真正的32位处理器，当时它还没有一个响亮的市场名称。这款CPU被简单地称为“80386”。直到2007年，它还衍生出许多版本，功能有所扩展或有所限制——而且并非只有英特尔一家公司生产。然而，如今被称为“x86”的架构的起步却充满坎坷。

1985年，个人电脑热潮席卷而来，对专业领域的影响尤为显著，英特尔承受着巨大的压力。IBM 早在1981年推出的第一台个人电脑（型号5150）就明确规定，处理器必须来自多家制造商。该公司认为，将单一供应商视为“单一来源”风险过高。因此，英特尔授予了众多仿制品的许可证，但这并未结束英特尔的覆灭之路。IBM自己制造了8086及其后续产品8088和80286，富士通、三菱、NEC、西门子等其他公司也参与了生产，当然，AMD也参与了生产。

这些公司并不局限于 80x86 CPU 的复制，还扩展了设计并提高了时钟频率，因此英特尔迫切需要一种全新的架构。该架构旨在处理 32 位地址和数据，就像摩托罗拉的 68000 系列 CPU 一样。从1984 年起，随着 Apple Macintosh 的出现，以及 1985 年 Atari ST 和Commodore Amiga的出现，68000 系列催生了新一代家用电脑，这些电脑比 PC 便宜得多，但功能强大。虽然 68000 的算术逻辑单元 (ALU) 仍然是 16 位的，但 1984 年的 68020 已经弥补了这一小缺陷。

英特尔最初的希望是一款名为 iAPX 432 的设计，以今天的标准来看，它显得有些粗糙。它是 32 位的，但被拆分到两块芯片上，过于复杂，并且采用了全新的指令集。然而，PC 的主要卖点一直是向后兼容。此外，432 在性能方面进展缓慢；与此同时，英特尔开发了 80386 作为 32 位扩展。

80386 最初的设计初衷是作为过渡，以弥补 432 处理器在人们期待的成功之前的空缺。两位 386 处理器的设计者之一帕特·基辛格 (Pat Gelsinger) 回忆道，几十年后，他成为了英特尔的首席执行官，去年，他遭遇了公司目前面临的最大危机。他在其客座文章《永远年轻》(For ever young) 中详细描述了 386 处理器的开发过程（c't 13/2003，第 90-95 页）。

除了基辛格，约翰·克劳福德也负责 386 处理器。标准著作《80386 编程》也出自他们两人之手，该书于 1987 年才出版——对于芯片设计师来说，这本实用性很强的书，尤其适合同时负责软件设计的芯片设计师。早在一年前，英特尔就已经发布了《程序员参考手册》（PDF 格式），但它更像是一份涵盖所有功能的文档，而非一本实用手册。

基于 80286，Crawford 和 Gelsinger 不仅为英特尔架构引入了 32 位宽的寄存器、地址和数据类型，这些寄存器、地址和数据类型也以总线的形式在外部进行路由。为了有效利用当时难以想象的 4 GB 大地址空间，他们提供了多种寻址模式，并扩展了整整 54 条指令的指令集。这些寻址模式以及硬件内存管理 (MMU) 被证明是最巧妙的方案，能够支持更大规模的操作系统和应用程序。三级流水线则加快了指令执行速度。

在 80286 处理器中，英特尔已经引入了所谓的保护模式，该模式可以将应用程序的内存区域彼此隔离。然而，这种模式的编程相当繁琐。80386 处理器则添加了用于兼容多实例 DOS 的实模式和用于大内存模型的“平面模式”。这在硬件层面上已经允许了一些多任务处理。然而，处理器的功能只是通过 DOS 覆盖的内存管理器才逐渐得到探索。

新架构的功能如此诱人，以至于第一台搭载 80386 处理器的 PC 并非出自 PC 发明者 IBM，而是来自其竞争对手康柏。他们的 Deskpro 386 型号在其产品名称中也印上了这款新超级芯片的名称；此前，8086 之后的 PC 都以“XT”（扩展技术，8088）或“AT”（高级技术，80286）的名称进行销售，并带有 IBM 的这些名称。与康柏的交易使英特尔自家的处理器在英特尔克隆产品和后续产品开发中成为焦点。“386”随后成为整个 PC 类别的代名词。1988 年，康柏 20 MHz 版本的超级计算机售价高达 16,000 马克，即使是配备 1 MB RAM 的基本配置也是如此。

第一台 Deskpro 386 于 1986 年 9 月问世，距离 80386 的发布已近一年。最初，它饱受芯片制造过程中漏洞和低良率的困扰，因此部分批次的处理器频率仅为 12 MHz 左右，而非预期的 16 MHz。部分型号甚至只获准运行 16 位软件，因为处理器在 32 位乘法运算时会出错。与臭名昭著的 FDIV 漏洞不同，英特尔在处理器上标注了相关错误。这些问题在不到一年后就得到了解决，但却导致英特尔在 1986 财年首次出现亏损。因此，80386 的成功势在必行。

1986年，康柏公司首席执行官罗德·卡尼恩（Rod Canion）告诉《计算机世界》（Computerworld）杂志，等待IBM毫无意义。公司也不想再等待完全支持386的MS-DOS了。因此，Deskpro搭载了微软Unix衍生产品Xenix，最初主要用作服务器。然而，那些自己开发软件的人很快意识到386 PC的巨大潜力。当IBM终于在1987年抓住机会，以PS/2（注意，名称中没有处理器编号）的名称推出386时，许多其他公司早已占领了市场。IBM为PS/2设计的许多功能，例如微通道扩展卡，都未能长期占据市场。

1987 年底，Windows 2.0 发布，它同样以 Windows/386 的形式发布，并搭载相应的 DOS。它支持 80386 的保护模式，甚至可以在 Windows 内部启动多个 DOS 实例。虽然它并非特别稳定，但即使后来有了 Windows 3.1 和 Sidekick 等附加组件，它仍然改变了某些应用程序（例如编程或媒体创作）同时运行多个 DOS 程序的局面。许多其他应用程序也以 386 版本出现，但感兴趣的人士也不得不等待 IBM 的发布。直到 1992 年，IBM 才发布了完全支持 80386 的 OS/2 2.0。

在首款功能齐全的 16 MHz 80386 处理器上市后的几年里，英特尔将时钟速度提升至 33 MHz，翻了一番——这在今天是不可想象的。其他制造商，如 AMD 和 Chips & Technologies，通过大量的逆向工程，将时钟速度提升至 40 MHz。在 386 时代末期，80486 处理器问世之前，竞争对手的市场份额甚至超过了英特尔。

然而，在386 PC的蓬勃发展时期，当时领先的处理器并没有闲着。第一款80386被更名为i386DX，因为1988年发布了成本更低的版本i386SX。i386SX只有24位地址总线，因此可以寻址16MB的RAM。数据总线也只有16位宽，而指令处理和寄存器是32位的，这使得它们与386软件完全兼容。1990年，采用部分静态设计的i386SL发布。它非常节能，并且可以使部分或整个处理器进入睡眠状态，这得益于新的“系统管理模式”（SMM）——同样，这需要对操作系统进行调整。80387协处理器征服了技术领域。如果软件兼容，这个浮点单元（FPU）可以将浮点运算速度提高几倍——除此之外，CAD也因此在台式电脑上真正成为可能。

总的来说，PC行业在经历了缓慢的起步后，仅仅五年时间就打造出了一个以386处理器为核心的生态系统。从服务器到移动电脑，386处理器的普及程度可见一斑。最终，它的移动性甚至达到了极致，甚至在诺基亚Communicator 9000中也发现了嵌入式版本（80386EX） 。这款手机拥有大型翻盖功能，配备键盘、传真功能和电子邮件访问功能——这在1996年的Cebit展会上引起了轰动，要知道，这比第一代iPhone的问世早了11年。

20 世纪 80 年代末 90 年代初，人们逐渐意识到 PC 处理器能够完美地融入各种应用领域。而且这并非仅仅依靠 IBM 这样的行业巨头——即使是英特尔，也远未达到后来（如今已不复存在）的统治地位。尽管如此，80386 对英特尔至关重要，以至于该公司后来将其架构更名为“IA-32”（英特尔架构，32 位），简称 x86。即使是现代的 x86 处理器，即使最初由 AMD 提供64 位扩展，其核心仍然基于 IA-32。这使得 80386 成为英特尔有史以来最重要的产品。如今，从智能手机到笔记本电脑，再到人工智能数据中心，各种 ARM 变体正日益与 x86 展开竞争。

https://www.tomshardware.com/tech-industry/semiconductors/intel-386-at-40

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