Entre 1985 et 1995 il s’en est passé des choses dans le petit monde des processeurs. Les 386 et 486 ont débarqué, avec une importante guerre des clones et des équipes marketings « au taquet ». 

Il y a plusieurs mois maintenant, nous sommes revenus sur l’évolution des processeurs, en partant du premier à avoir été commercialisé : le 4004. Nous sommes ensuite passés par les 8008, 8080, 8086 (le premier en 16 bits), 80186 et 80286, sans oublier l’arrivée des premiers clones AMD en 1982. On continue notre aventure, en restant principalement du côté Intel et AMD, qui sont les deux seuls encore actifs aujourd’hui. 

• L’incroyable évolution des processeurs, du 4004 au 80286

Le 80386 inaugure le 32 bits et passe à 275 000 transistors

Il se passe trois ans entre le 80286 et le 80386 (qui arrive donc en 1985). Il s’agit alors du premier processeur 32 bits, une petite révolution. Il comporte 275 000 transistors, soit deux fois plus que le 80286, mais avec une finesse de gravure identique de 1,5 µm ou 1 500 nm. Sa fréquence était de 12 ou 16 MHz, puis elle est grimpé jusqu’à 33 MHz.

Le 32 bits est resté la norme pendant des décennies et résiste encore aujourd’hui ; le 64 bits n’est arrivé qu’au début des années 2000 (d’abord chez AMD, ensuite chez Intel), mais c’est une autre histoire. Avec beaucoup de précautions, Intel vient tout juste d’annoncer réfléchir à une architecture totalement 64 bits. Ce n’est dans tous les cas pas pour tout de suite. 

• x86 s : Intel réfléchit à une architecture totalement 64 bits

À la fin des années 80, Intel a renommé ses processeurs 386 en 386DX (Double-word eXternal) afin de pouvoir lancer une version plus entrée de gamme (moins chère et moins performante) : le 386SX (Single-word eXternal). Pour simplifier, les versions SX utilisent du 32 bits en interne, mais avec un bus externe de données à 16 bits et un adressage sur 24 bits. 

Guerre des clones, des puces « Microsoft Windows Compatible »

Avec les 386 (et 486 que nous allons évoquer) la guerre des clones s’est intensifiée. On retrouvait en effet des processeurs compatibles chez AMD – avec les Am386 présentés en 1991 –, Cyrix, IBM, Texas Instrument et d’autres. AMD s’est notamment illustré en vendant des puces légèrement plus rapides (quelques MHz d’écart) pour le même prix, voire parfois un peu moins cher que son concurrent. Sa devise pendant des années était presque « plus rapide, pour le même prix ». Ce n’est en effet qu’en 1996 qu’AMD lance son K5, un microprocesseur avec une architecture x86 maison.

Les moins jeunes s’en souviendront sûrement, mais certains CPU Am386 et Am486 d’AMD avaient un logo « Microsoft Windows Compatible » gravé sur le dessus ; une manière de rassurer les clients potentiels face aux processeurs d’Intel. D’autres comme WinChip avaient opté pour la mention « Designed for Windows ».Une autre époque…

Cyrix avait fait parler de lui avec les 486SLC et 486DLC qui étaient en fait des 386 améliorés « grâce à l'ajout de cache de niveau 1 en interne au processeur et au jeu d'instruction i486, leurs performances se trouvaient entre le 386 et l'Intel 80486 », rappelle Wikipédia.

De gauche à droite : 286, 386 et 486

Intel Inboard 386/AT : une carte ISA pour upgrader le CPU des IBM PC/ATs

Dans la seconde moitié des années 80 (entre le lancement des 386 et 486), Intel a dévoilé un petit « ovni », que l’on pourrait qualifier d’ancêtre des Compute Card et Module d’une certaine manière.

Il s’agit d’une carte d’extension au format ISA sur 16 bits (le standard de l’époque) avec un processeur 386 et tous les composants nécessaires à son fonctionnement. Pourquoi faire ? Eh bien simplement pour mettre à niveau un IBM PC/AT équipé d’un 80286 ou 8088 (un 8086 en un peu moins puissant). 

Les anciennes machines pouvaient ainsi profiter du 32 bits du 386 (16 MHz) sans avoir à changer toute la configuration. Il fallait installer la carte dans un emplacement libre et brancher la nappe sur l’emplacement du processeur de la carte mère de l’IBM PC/AT. 

Certains se sont bien amusés avec cette carte d’extension, allant même jusqu’à bidouiller pour mettre un processeur 5x86 (génération des 486) sur un IBM PC équipé à la base d’un 8088.

i860 et 486 : le million de transistors est dépassé en 1989

C’est en 1989 que la relève arrive chez Intel avec les 80486 (486). Pour la petite histoire, le 486 était le « bébé, du début à la fin, et jusqu'à sa mise en production » de Pat Gelsinger, qui est le PDG d’Intel depuis 2021. Il a depuis lancé de grands travaux de réorganisation chez le fondeur.

Avec les 486, les changements au niveau de la microarchitecture sont nombreux, notamment avec un FPU (unité de calcul en virgule flottante) intégré, alors qu’il fallait passer par un coprocesseur (8087, 80187, 80287 ou 80387) auparavant. 

Le nombre de transistors fait de nouveau un bond en avant. Le fondeur affirme même qu’il « s’agissait alors du premier processeur x86 avec plus d'un million de transistors ». 1,2 million pour être précis, avec une finesse de gravure en 1 µm ou 1 000 nm.

La précision x86 est importante dans la citation précédente, car le premier CPU commercial à dépasser le million de transistors est l’i860 ou 80860, un processeur RISC (Reduced instruction set computer). Il fut lancé en février 1989, contre avril 1989 pour le 486. Le succès n’était pas au rendez-vous, malgré un « coup d’éclat » selon Intel : « En 1996, le supercalculateur Touchstone Delta de Caltech utilisait 512 processeurs i860 en parallèle pour battre le record du monde de calcul intensif ». 

On révise les déclinaisons : SX, DX, SX2, DX2, DX4…

Comme avec les 386, les 486 étaient disponibles en deux versions : DX (avec FPU) et SX (sans FPU). Les SX ont été lancés deux ans après les DX. Ils étaient moins chers, permettant ainsi à Intel de lutter contre les 386 d’AMD qui grimpaient jusqu’à 40 MHz et venaient donc titiller les 486 au niveau des performances. 

Cette génération de puces 486 a aussi eu droit à des déclinaisons DX2 (et son pendant SX2) ainsi que DX4, avec un coefficient multiplicateur sur la fréquence du processeur de respectivement x2 et… x3 (et non x4 comme on pouvait le penser) par rapport à celle du bus. Ce dernier variait de 16 à 50 MHz, même si certaines cartes montaient parfois jusqu’à 66 MHz. 

Sont ainsi arrivés les 486DX2-50 (2x 25 MHz), DX2-66 (2x 33 MHz), DX4-75 (3x 25 MHz) et DX4-100. Deux possibilités pour ces derniers : 3x 33 MHz ou 2x 50 MHz.

AMD se démarquait une nouvelle fois par des fréquences plus élevées qu’Intel avec ses puces Am486 lancées en 1993. C’était notamment le cas de ses 486DX-40, 486DX2-80 et 486DX4-120 (3x 40 MHz), contre respectivement 33, 66 et 100 MHz pour Intel. De quoi arriver devant dans les benchmarks. 

À l’époque, AMD affirmait d’ailleurs que son processeur Am486 DX4-120 (120 MHz, le plus rapide de la série) « offrait des performances de cinquième génération (P54C-75) [Pentium à 75 MHz, ndlr] à un prix de quatrième génération ». Le Texan s’est forgé une petite réputation à cette époque, particulièrement en prenant place dans des machines de deux poids lourds du marché de l’époque : Acer et Compaq.

Le 486 est resté le processeur x86 « principal » d'Intel jusqu'à l'introduction du Pentium en 1993, mais les 386 et 486 auront eu une durée de vie extrêmement longue. En effet, la production de ces processeurs n’a été arrêtée qu’en… 2007, comme indiqué dans la Product Change Notification 106013 de 2006. Soit la même année que le lancement des Core 2 Duo et Core 2 Quad.

Nous aurons évidemment l’occasion de revenir sur le Pentium lancé en 1993 dans un prochain article, mais avant faisons un petit saut dans le temps avec les processeurs AMD 5x86 et Cyrix 5x86 lancés en 1995.

Am5x86 et Performance Rating : AMD roi du marketing ?

Contrairement à ce que son nom laisse penser, AMD 5x86 (parfois appelé DX5) n’est pas une nouvelle génération de puces, mais une évolution des Am486. Jamais en manque d’idées, les équipes marketing du Texan ont décidé de passer au Performance (ou Pentium ?) Rating pour parler des performances de ses CPU, plutôt que donner la fréquence en MHz comme c’était la norme à l’époque.

La version à 133 MHz est ainsi vendue sous l’appellation commerciale Am5x86-P75, P75 faisant directement référence au Pentium à 75 MHz d’Intel, qui était donc la cible disponible sur le marché. Une version à 150 MHz alias P75+ a aussi vu le jour. Les Am5x86 utilisaient les mêmes sockets que les 486 d’Intel, parfois au prix de quelques adaptations. 

Nous aurons l’occasion d’y revenir, mais cette technique marketing a ensuite été réutilisée sur les Athlon (XP) : le 1600 + est ainsi cadencé à 1,4 GHz, le 2000 +à 1,67 GHz. Pour le lancement de ses CPU exploitant l’architecture Zen, AMD a repris une dénomination proche de celle de son concurrent avec les Ryzen 3/5/7 à mettre en face des Core i3/i5/i7. Les Ryzen 9 sont arrivés avec Zen 2.

Chez Cyrix, le 5x86 est, lui aussi, compatible avec les cartes mères des 486 d’Intel. Il est différent des 5x86 d’AMD et 486 d’Intel. Il s’agit en fait d’une version limitée du 6x86 de Cyrix, une série de processeurs compatibles avec le Pentium d’Intel. 

1, 2, et 3 sockets pour les 486

Sur la série 486 il y a officiellement eu trois sockets, sobrement baptisés 1, 2 et 3. Le Socket 1 a 169 broches et fonctionne à 5 volts. Le socket 2 passe à 238 broches, toujours en 5 volts ; il prend en charge les Pentium Overdrive, c’est-à-dire des processeurs hérités de la série Pentium pour mettre à jour des systèmes 486. Enfin, le socket 3 est essentiellement le même que le socket 2 (237 broches), mais avec une tension de 3,3 volts – pour les DX4, Pentium Overdrive, 5x86 d’AMD et Cyrix… – en plus des 5 volts.

Quant aux processeurs 486, ils pouvaient s’installer sur Socket 1, 2 ou 3 ; à condition que la tension soit la bonne, sinon on pouvait toujours bidouiller des régulateurs de tension. Chose étrange, on se retrouvait ainsi avec des broches non utilisées autour des sockets 2 et 3 lorsqu’un 486 ou un clone était installé. Les broches supplémentaires étaient utilisées quand un Pentium Overdrive était installé. 

Un AMD 486DX4-100 sur un socket 3

Le ZIF (Zero Insertion Force) – c’est-à-dire les sockets avec un petit levier pour installer/enlever le processeur sans forcer, comme sur la photo ci-dessus – est arrivé avec les sockets 2 et 3. Ce n’était pas une obligation, mais c’était tout de même bien pratique.

Pour résumer, nous avons donc eu des 486xLC qui étaient des 386 ainsi que des 5x86 qui étaient des 486. Pour ne rien arranger, les 486 prenaient place sur des sockets 1, 2 ou 3, parfois avec un régulateur de tension, parfois avec des broches non utilisées sur le socket. 

Pour finir, voici un rappel des principales évolutions (que nous compléterons au fil des articles) : 

• 1971 : 4004 (4 bits), 2 300 transistors en 10 000 nm
• 1972 : 8008 (8 bits), 3 500 transistors en 10 000 nm
• 1974 : 8080 (8 bits), 4 500 transistors en 6 000 nm
• 1978 : 8086 (16 bits), 29 000 transistors en 3 000 nm
• 1981 : le 8088 est sélectionné par IBM pour son IBM PC 
• 1982 : Après Intel, AMD devient une seconde source de CPU pour IBM
• 1982 : 80186 (16 bits), 55 000 transistors en 3 000 nm
• 1982 : 80286 (16 bits), 134 000 transistors en 1 500 nm
• 1985 : 80386 (32 bits), 275 000 transistors en 1 500 nm
• 1989 : i860, premier CPU à dépasser le million de transistors
• 1989 : 80486 (32 bits), 1,2 million de transistors en 1 000 nm
• 1991 : début de la famille de processeur AMD Am386
• 1993 : débuts de la famille de processeur AMD Am486
• 1995 : début des CPU AMD 5x86 et Cyrix 5x86