Những bộ xử lý P3 – 386 và các phiên bản sau đó

Thế hệ bộ xử lý thứ ba là sự thay đổi quan trọng nhất từ loại hình PC đầu tiên.

Nó bao gồm sự nâng cấp của bộ xử lý vận hành các hoạt động 16 bit thành các chip 32 bit thực sự. Các bộ xử lý thế hệ thứ ba vượt qua quãng thời gian 10 năm trước khi hệ điều hành, phần mềm 32 bit trở thành chủ đạo và lúc đó chip thế hệ thứ ba chỉ còn là một ký ức.

Sự ra đời của 386

Intel 80386 (gọi tắt là 386) gây ra một sự khuấy động nền công nghiệp máy tính bởi vi những tính năng tuyệt vời đối với dòng máy tính cá nhân. So sánh với hệ thống 8088 và 286, chip 386 cho tốc độ lớn hơn trong hầu hết các vùng hoạt động.

Chip 386 là bộ xử lý 32-bit tối ưu hóa cho hoạt động tốc độ cao và các hệ điều hành đa nhiệm. Intel giới thiệu nó vào năm 1985 nhưng mãi đến cuối năm 1986 và đầu năm 1987 nó mới chính thức được đưa vào sử dụng. Compaq Deskpro 386 và các hệ thống dùng chip này được thực hiện bởi vài nhà sản xuất khác; sau này, IBM dùng chip này cho kiểu 80 PS/2 của họ.

Chip 386 có thể thực thi những tập lệnh chế độ thực của chip 8086 và 8088 nhưng ít chu kỳ đồng hồ hơn. Cũng như chip 286 chip 386 thực hiện tập lệnh trung bình mất 4.5 chu kỳ đồng hồ nhưng hiệu quả thì hơn hẳn. Trong sự thực thi thô, 286 và 386 thực sự dường như cùng xung. 386 cho tốc độ lớn hơn trong những cách khác, lý do chính là khả năng phần mềm cộng thêm (những chế độ) và bộ phận quản lý bộ nhớ mở rộng MMU (Memory Management Unit).

Chip 386 có thể chuyển thành chế độ được bảo vệ hay từ chế độ được bảo vệ sang chế độ thực dưới phần mềm điều khiển không cần khởi động lại phần cứng – một khả năng làm sự dùng chế độ được bảo vệ khá thực tế. Thêm nữa chip 386 có chứa một chế độ mới gọi là chế độ thực ảo (virtual real mode) cho phép vài phiên chế độ thực chạy đồng thời dưới chế độ được bảo vệ.

Chế độ được bảo vệ của chip 386 hoàn toàn cạnh tranh với chế độ được bảo vệ của chip 286. Intel mở rộng khả năng định vị bộ nhớ của chế độ được bảo vệ 386 với MMU giúp đánh thứ tự trang bộ nhớ cao cấp và chuyển chương trình. Những tính năng này là những phần mở rộng của MMU của 286, vì vậy chip 386 hoàn toàn cạnh tranh với chip 286 ở mức mã hệ thống.

Chế độ thực ảo của chip 386 cũng mới. Trong chế độ thực ào, bộ xử lý chạy với sự bảo vệ bộ nhớ phần cứng trong lúc giả lập một hoạt động chế độ thực của chip 8086. Nhiều chương trình DOS và những hệ điều hành khác có thể chạy cùng lúc trên bộ xử lý này, mỗi chương trình ở trong vùng bộ nhớ được bảo vệ. Nếu các chương trình trong một phân đoạn bị gãy thì phần còn lại của hệ thống được bảo vệ.

Những phần sau bao trùm các thành viên của họ chip 386 và những khác biệt của chúng.

Bộ xử lý 386DX

Chip 386DX là chip đầu tiên của dòng 386. Chip 386 là một bộ xử lý 32 bit với các thanh ghi nội bộ 32 bit, một bus dữ liệu nội bộ 32 bit, một bus dữ liệu ngoài 32 bit. Nó chứa 275,000 bóng bán dẫn trong một mạch tích hợp rất lớn VLSI (Very Large Scale Integration). Con chip có 132 chân, tiêu thụ ước lượng 400 miliamperes (ma) ít hơn chip 8086. Lý do nó tiêu thụ ít năng lượng vì nó được làm bằng chất liệu bóng bán dẫn oxide kim loại hoàn toàn CMOS (Complementary Metal- oxide Semi-conductor). Thiết kế CMOS cho phép các thiết bị tiêu thụ những mức năng lượng cực kỳ thấp.

Chip 386 có xung trong khoảng 16hz – 33MHz; những nhà sản xuất khác, chủ yếu AMD và Cyrix, cũng có những phiên bản cạnh tranh với tốc độ lên tới 40MHz.

Chip 386DX có thể định vị 4GB bộ nhớ vật lý. Phần quản lý bộ nhớ ảo cho phép phần mềm được thiết kế lấy được những số lượng lớn bộ nhớ để hoạt động như thể hệ thống máy tính có 64TB bộ nhớ (Terabyte hay TB là 1,099,511,627, 776 bytes bộ nhớ hay 1000GB).

Bộ xử lý 386SX

Chip 386SX được thiết kế cho nhà thiết kế hệ thống với khả năng của chip 386 mà giá thành như chip 286. Tương tự như chip 286 chip 386SX bị hạn chế ở 16 bit khi tiếp xúc với thành phần hệ thống khác như bộ nhớ chẳng hạn. Về bên trong chip 386SX giống hệt chip DX, có các thanh ghi nội bộ 32 bit do đó có thể chạy phần mềm 32 bit. Chip 386SX dùng một sắp xếp định vị bộ nhớ 24 bit giống như chip 286, hơn là bus địa chỉ bộ nhớ 32 bit đủ của chip tiêu chuẩn 386. Chip 386SX có thể định vị tối đa 16MB bộ nhớ vật lý. Trước khi ngưng sản xuất, 386SX có xung trong khoảng 16MHz đến 33MHz.

Chip 386SX báo hiệu sự kết thúc của chip 286 bởi vỉ tính năng vượt trội MMU và thêm chế độ thực ảo của chip 386. Dưới phần mềm quản lý như Windows hay OS/2, chip 386 sx có thể chạy nhiều chương trình DOS cùng một lúc. Khả năng chạy được phần mềm chuyên biệt cho 386 là ưu điểm quan trọng khác của chip 386SX vượt qua chip 286 và các loại chip cũ. Thí dụ Windows 3.1 chạy gần như hoàn hảo trên chip 386SX giống như trên chip 386DX.

Bộ xử lý 386SL

Chip 386SL là một loại của chip 386. CPU nàng lượng thấp có các khả năng giống như 386SX, nhưng nó được thiết kế cho hệ thống máy xách tay mà sự tiêu thụ năng lượng thấp là cần thiết. Chip SL cho tính năng quản lý năng lượng đặc biệt rất quan trọng cho hệ thống chạy trên bộ xạc. Chip SL cũng cho vài chế độ nghỉ (sleep) để tiết kiệm năng lượng.

Chip có một kiến trúc mở rộng chứa bộ phận ngắt quản lý hệ thống SMI (System management Interrupt) giúp truy cập tính năng quản lý nguồn điện. Chip SL cũng bao gồm hỗ trợ đặc biệt cho LIM (Lotus Intel Microsoft) mở rộng chức năng bộ nhớ và một bộ điều khiển bộ nhớ đệm. Bộ điều khiến bộ nhớ đệm được thiết kế đế điều khiển bộ nhớ đệm bộ xử lý ngoài 16KB-64KB.

Những chức năng vượt trội này dẫn đen số bóng bán dẫn cao hơn trên chip SL (855.000) so sánh với bộ xử lý 386DX (275,000). 386SL có xung 25MHz.