인텔 80486

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1. 개요
2. 역사
3. 모델에 따른 구분
- 3.1. 주요 모델
4. 기술적 특징 및 개선 사항
5. 호환 프로세서
- 5.1. 주요 호환 프로세서 제조사
6. 마더보드 및 버스
7. 단종
참조

1. 개요

인텔 80486은 1989년 인텔에서 출시한 x86 아키텍처 기반의 32비트 마이크로프로세서이다. i386 프로세서의 후속 모델로, 온칩 캐시, 부동 소수점 장치(FPU) 통합, 파이프라이닝, 향상된 버스 인터페이스 등을 통해 i386보다 성능이 크게 향상되었다. i486DX, i486SX, i486DX2, i486DX4 등 다양한 모델이 출시되었으며, AMD, Cyrix 등 다른 회사에서도 호환 프로세서를 생산했다. 1990년대 후반까지 보급형 PC에 사용되었으며, 2007년까지 임베디드 시스템용으로 생산되었다.

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인텔 80486
i486
인텔 i486 로고
인텔 486DX2의 노출된 다이
제조사	인텔 IBM AMD 텍사스 인스트루먼츠 해리스 반도체 UMC SGS 톰슨
설계 회사	인텔, 팻 겔싱어 (수석 설계자)
생산 시작	1989년 4월 10일
생산 종료	2007년 9월 28일
제조 공정	1 μm ~ 600 nm
트랜지스터 수	120만 ~ 160만 개
최저 클럭 속도	16 MHz
최고 클럭 속도	100 MHz
FSB 최저 속도	16 MHz
FSB 최고 속도	50 MHz
L1 캐시	8 KB ~ 16 KB
아키텍처	x86-16, IA-32 (x87 포함, "SX" 모델 제외)
데이터 폭	32비트
주소 폭	32비트
가상 주소 폭	32비트 (선형), 46비트 (논리)
패키지	168핀 PGA 196핀 PQFP 208핀 SQFP
이전 프로세서	인텔 386
다음 프로세서	펜티엄/i586 (P5)
코프로세서	인텔 80487SX
소켓	PGA168 소켓 1 소켓 2 소켓 3
지원 상태	지원 중단

2. 역사

386 프로세서 출시 직후인 1985년, 패트 겔싱어(Pat Gelsinger)와 존 크로포드(John Crawford)는 차세대 마이크로프로세서인 i486 개발 논의를 시작했다. 개발팀은 1987년 초 컴퓨터 시뮬레이션을 시작하여 1988년 로직과 마이크로코드 기능을 최종 확정했다. 1989년 2월 데이터베이스를 완성하고 3월 1일 테이프 아웃했으며, 같은 해 3월 20일 첫 번째 실리콘 칩을 받았다.^[8]

i486은 1989년 4월 10일 스프링 컴덱스에서 공식 발표되었다.^[9] 인텔은 발표 당시 3분기에 샘플을, 4분기에 양산 제품을 출하할 계획이라고 밝혔다.^[10] 최초의 i486 기반 PC는 1989년 말에 등장했다.^[11]

1991년 가을, 인텔은 3층 800 nm 공정 CHMOS-V 기술을 이용한 50MHz i486 DX를 선보였다. 이 제품은 1,000개 단위 구매 시 개당 665USD에 판매되었다.^[12] 같은 시기에 저전력 버전 CPU들도 출시되었다. 25MHz 인텔486 DX는 471USD에, 16, 20, 25MHz 인텔486 SX는 각각 235USD, 266USD, 366USD에 판매되었다 (모두 1,000개 단위 가격). 이 저전력 마이크로프로세서들은 일반 버전에 비해 전력 소비를 50–75% 줄였다.^[13]

i486 디자인의 첫 번째 주요 업데이트는 1992년 3월 486DX2 시리즈 출시였다.^[14] 이 칩은 CPU 코어 클럭 주파수를 시스템 버스 클럭 주파수와 분리하는 듀얼 클럭 배율기(클럭 더블러)를 처음으로 도입했으며, 40MHz와 50MHz 시스템 버스 속도를 지원했다. 더 빠른 66MHz 486DX2-66은 같은 해 8월에 출시되었다.^[14]

1993년 5세대 펜티엄 프로세서가 출시되었지만, 인텔은 i486 생산을 계속했다. 트리플 클럭 속도를 적용하고 L1 캐시를 16KB로 두 배 늘린 100MHz 486DX4-100도 선보였다.^[14]

한편, AMD는 인텔과의 기술 공유 계약이 80286의 파생 제품인 80386까지 확장된다고 주장하며 386 프로세서를 리버스 엔지니어링했다. 이를 통해 인텔의 최고 33MHz 버전보다 저렴하고 전력 소비가 낮은 40MHz Am386DX-40 칩을 생산했다.^[14] 인텔은 AMD의 판매를 막으려 했으나, AMD가 법정 소송에서 승리하면서 인텔의 경쟁사로 자리매김하게 되었다.^[15] AMD는 1993년 4월 25, 33, 40MHz 클럭의 1세대 Am486 칩을 출시했고, 이듬해에는 50, 66, 80MHz 클럭의 2세대 Am486DX2 칩을 내놓았다.^[14] Am486 시리즈는 1995년 120MHz DX4 칩으로 완성되었다.^[14]

AMD와 인텔 간의 1987년부터 이어진 장기 중재 소송은 1995년에 종결되었고, AMD는 인텔의 80486 마이크로코드에 접근할 권리를 얻었다.^[14] 이 합의로 AMD는 인텔 마이크로코드를 사용한 버전과 자체 클린룸 설계 마이크로코드를 사용한 버전, 두 가지 486 프로세서를 생산하게 되었다. 그러나 합의에 따라 80486은 AMD가 생산하는 마지막 인텔 복제 칩이 되었다.^[14]

Cyrix 역시 486 복제 칩 시장에 뛰어든 팹리스 제조업체였다. 1992년 출시된 Cyrix 486SLC와 486DLC는 80386 패키지를 사용하여 기존 386 시스템과의 핀 호환성을 제공, 업그레이드 옵션이 되었다.^[14]^[15] 텍사스 인스트루먼트가 제조한 이 칩들은 1KB 캐시 메모리와 내장 수학 보조 프로세서 부재로 인텔 486에는 미치지 못했다. 1993년 Cyrix는 인텔 제품과 성능이 더 유사한 Cx486DX 및 DX2를 출시했다. 인텔과 Cyrix는 특허 침해(인텔 주장)와 독점 금지(Cyrix 주장) 문제로 서로 소송을 제기했으나, 1994년 Cyrix가 특허 침해 소송에서 승소하고 독점 금지 주장을 철회했다.^[14]

1995년, Cyrix와 AMD는 기존 486 시스템 사용자들을 위한 업그레이드 시장을 공략했다. Cyrix는 최대 120MHz로 작동하는 5x86을 출시했고,^[14]^[15] AMD는 캐시를 두 배로 늘리고 쿼드 배율기를 적용한 133MHz Am5x86 업그레이드 칩을 출시했다.^[14] Am5x86은 AMD 최초로 성능 등급(PR)을 사용한 프로세서로, 펜티엄 75와 동등한 성능이라는 의미의 'Am5x86-P75'로 판매되었다.^[15] 킹스턴 테크놀로지는 133MHz Am5x86을 사용한 "TurboChip" 업그레이드 키트를 출시하기도 했다.^[14]

인텔은 펜티엄 오버드라이브 업그레이드 칩으로 대응했다. 이는 수정된 펜티엄 코어를 사용하여 25MHz 또는 33MHz FSB를 가진 486 마더보드에서 최대 83MHz로 작동했지만, 속도와 가격 문제로 큰 인기를 얻지는 못했다.^[14] 점차 486 프로세서를 탑재한 새 컴퓨터는 찾아보기 힘들어졌고, IBM 대변인은 이를 "공룡"에 비유하기도 했다.^[16]

하지만 펜티엄 시리즈가 시장 주력 제품이 된 후에도 인텔은 산업용 임베디드 애플리케이션을 위해 486 코어를 계속 생산했으며, 2007년 말에야 i486 프로세서 생산을 최종 중단했다.^[7]^[14]

기술적으로 486은 386의 후속 x86 마이크로프로세서로, 기본적인 명령어 집합은 IA-32를 계승하면서 BSWAP 등 몇 가지 명령어가 추가되었다. 성능 향상을 위해 완전히 새롭게 설계되었으며, NDP(수치 연산 보조 프로세서) 내장, x86 최초의 온칩(on-chip) 캐시 탑재 등이 주요 특징이다. 성능 향상을 위해 기존의 마이크로 프로그램 방식 대신 대부분의 명령어를 와이어드 로직으로 실행하고 5단계 파이프라인을 도입하여 동작 주파수를 높이고 명령어 실행 사이클 수를 대폭 줄였다. 단, 곱셈 명령어는 386보다 느려졌다. 가상 86 모드에서의 입출력 명령 고속화도 이루어졌다.

아래는 주요 486 계열 프로세서 출시 연표이다.

연도	주요 출시 모델 및 특징
1989년	80486 출시 (이후 486DX로 명명).
1991년	486SX 출시. 내장된 수치 연산 보조 프로세서(FPU) 기능을 비활성화하여 가격을 낮춘 보급형 제품. 487SX는 486SX 시스템에 FPU 기능을 추가하기 위한 칩이었으나, 실제로는 FPU가 포함된 완전한 486DX였으며, 장착 시 기존 486SX는 비활성화됨.
1992년	486DX2 출시. 클럭 더블러를 내장하여 내부 클럭 속도를 시스템 버스 속도의 2배로 높임. 486SX2는 486SX의 클럭 더블러 버전.
1994년	인텔 DX4 출시. 내부 클럭 속도를 시스템 버스 속도의 3배(또는 2.5배)로 높이고, 1차 캐시 메모리 용량을 16KB로 두 배 늘림. 저전력 모드 도입.^[34] 곱셈 명령어도 개선됨. DX4 명칭은 단순한 3배가 아님을 나타내고 상표권 확보를 위한 목적도 있었음. 기존 486DX2/SX2도 인텔 DX2/SX2로 개칭.

3. 모델에 따른 구분

i486 프로세서는 내외부 클럭 속도, 장착 방법, 그리고 적용된 기술의 차이에 따라 여러 모델로 구분된다. 주요 모델로는 i486DX, i486SX, i486DX2, i486SX2, i486SL, i487SX, i486 오버드라이브, i486DX4 등이 있다. 각 모델의 상세한 특징과 사양은 하위 섹션에서 다룬다.

3. 1. 주요 모델

i486 프로세서는 내외부 클럭 속도, 장착 방법, 적용된 기술의 차이에 따라 다양한 모델로 출시되었다. 주요 모델은 다음과 같다.

i486DX: 1989년 4월에 처음 출시된 i486 계열 프로세서이다.^[9] 초기에는 단순히 '80486'으로 불렸으나, 이후 i486SX 모델이 출시되면서 'i486DX'로 명칭이 변경되었다. 부동소수점 처리 장치(FPU)를 내장하고 있으며, 20, 25, 33, 50MHz 클럭 속도 제품이 출시되었다. 50MHz 모델은 발열 문제가 있어 주류 시장에서는 큰 인기를 얻지 못했다.
i486SX: 1991년 9월에 출시된 모델로, i486DX에서 부동소수점 처리 장치(FPU) 기능을 제외하여 가격과 성능을 낮춘 보급형 프로세서이다. 이는 당시 경쟁사인 AMD의 Am386 40MHz 모델에 대응하기 위한 마케팅 전략의 일환이었으나, 실제 성능 벤치마크에서는 Am386 40MHz에 미치지 못하는 결과를 보이기도 했다. 초기 모델은 FPU가 비활성화된 형태였으나, 이후 버전에서는 비용 절감을 위해 FPU가 물리적으로 제거되었다. 16, 20, 25, 33MHz 제품이 있다.
i486DX2: 1992년 3월에 출시된 모델로, i486DX에 내부 클럭 속도를 외부 버스 속도의 두 배로 높이는 클럭 배율 기술을 적용한 프로세서이다.^[14] 이를 통해 시스템 버스 속도는 그대로 유지하면서 CPU 성능을 향상시킬 수 있었다. 40/20MHz, 50/25MHz, 66/33MHz 제품이 있으며, 특히 66MHz 제품이 널리 사용되었다. 50MHz 제품을 오버클럭하여 66MHz 제품으로 속여 파는 경우가 많아 문제가 되기도 했다.
i486SX2: 1994년 3월에 출시된 모델로, i486SX에 내부 클럭을 두 배로 높이는 기술을 적용한 프로세서이다. 50/25MHz, 66/33MHz 제품이 있다.
i486SL: 1992년 11월에 출시된 저전력 버전의 i486DX 프로세서이다. 시스템 관리 모드(SMM), 클럭 정지 및 절전 기능을 지원하여 주로 노트북 등 휴대용 컴퓨터에 사용되었다. 5V 또는 3.3V에서 작동하며 20, 25, 33MHz 제품이 있다. i486SX 기반의 저전력 버전인 i486SL-NM도 있었다.
i487SX (P23N): i486SX 시스템 사용자를 위한 부동소수점 처리 장치(FPU) 업그레이드용 프로세서로 판매되었다. 하지만 실제로는 기존의 x87 계열 보조 프로세서와 달리 FPU 연산만을 수행하는 것이 아니라, FPU를 내장한 완전한 i486DX 프로세서였다. i487SX를 메인보드에 장착하면 기존의 i486SX 프로세서는 비활성화되고, i487SX가 CPU 역할을 수행하게 된다.
i486 오버드라이브 (OverDrive, P23T/P24T): 기존의 i486SX, i486DX, i486DX2 시스템 또는 일부 386 시스템의 CPU 소켓에 장착하여 성능을 향상시킬 수 있도록 설계된 업그레이드용 프로세서이다. 일부 모델은 동일한 속도의 일반 칩과 핀 배열이나 전압 요구 사항이 달랐다. 마더보드의 코프로세서 소켓이나 'OverDrive' 소켓에 장착되어 i487SX와 유사하게 작동했다.
IntelDX4 (P24C): 1994년 3월에 출시된 모델로, i486DX의 내부 클럭을 외부 버스 클럭의 세 배로 높인 프로세서이다. (2.5배 설정도 가능했다.) L1 캐시 용량이 8KB에서 16KB로 두 배 증가했으며, 75/25MHz, 100/33MHz 제품이 출시되었다. 'DX4'라는 명칭은 클럭 4배를 의미하는 것이 아니라, 경쟁사 제품과의 차별화 및 상표권 확보를 위한 것이었다. 이 모델부터 고클럭으로 인한 발열이 심해져 방열판과 CPU 팬이 필수적으로 사용되기 시작했다. Write-back 캐시 지원 여부에 따라 모델명이 구분되었다(&EW: Write-Back, &E: Write-Through).

이 외에도 다음과 같은 변종 모델들이 있었다.

인텔 RapidCAD: i386 프로세서와 80387 FPU를 대체하기 위해 핀 호환이 가능하도록 특수하게 패키징된 i486DX와 더미 FPU 조합이다.
i486GX: i486SX의 기능과 16비트 외부 데이터 버스를 갖춘 임베디드용 초저전력 CPU이다.

아래는 주요 i486 모델들의 상세 사양이다.

모델	CPU/버스 클럭 속도 (MHz)	전압 (V)	L1 캐시 (WT: Write-Through, WB: Write-Back)	출시일	비고
i486DX (P4)	20, 25 33 50	5	8KB WT	1989년 4월 1990년 5월 1991년 6월	클럭 배율이 없는 오리지널 칩
i486SL	20, 25, 33	5 또는 3.3	8KB WT	1992년 11월	저전력 버전 i486DX, SMM, 클럭 정지/절전 기능 지원 - 휴대용 컴퓨터용
i486SX (P23)	16, 20, 25 33	5	8KB WT	1991년 9월 1992년 9월	FPU 비활성화 또는 제거된 i486DX
i486DX2 (P24)	40/20, 50/25 66/33	5	8KB WT	1992년 3월 1992년 8월	내부 클럭 = 외부 버스 클럭 x 2
i486DX-S (P4S)	33; 50	5 또는 3.3	8KB WT	1993년 6월	SL 강화 486DX
i486DX2-S (P24S)	40/20, 50/25, 66/33	5 또는 3.3	8KB WT	1993년 6월	SL 강화 486DX2
i486SX-S (P23S)	25, 33	5 또는 3.3	8KB WT	1993년 6월	SL 강화 486SX
i486SX2	50/25, 66/33	5	8KB WT	1994년 3월	FPU 비활성화된 i486DX2 ^[21]
IntelDX4 (P24C)	75/25, 100/33	3.3	16KB WT	1994년 3월	내부 클럭 = 외부 버스 클럭 x 3 (또는 2.5)
i486DX2WB (P24D)	50/25, 66/33	5	8KB WB	1994년 10월	Write-back 캐시 활성화된 i486DX2
IntelDX4WB	100/33	3.3	16KB WB	1994년 10월	Write-back 캐시 활성화된 IntelDX4
i486DX2 (P24LM)	90/30, 100/33	2.5–2.9	8KB WT	1994	모바일용 저전압 DX2
i486GX	최대 33	3.3	8KB WT		임베디드용 초저전력 CPU (16비트 외부 데이터 버스)

4. 기술적 특징 및 개선 사항

i486은 이전 세대인 i386에 비해 성능 향상에 중점을 둔 중요한 기술적 개선을 이루었다. x86 프로세서 최초로 칩 내부에 L1 캐시와 FPU(SX 모델 제외)를 통합했으며, 명령어 처리 방식을 와이어드 로직 중심으로 변경하고 5단계 명령어 파이프라인을 도입하여 명령어 실행 속도를 크게 높였다.^[8] 또한, 버스 인터페이스와 MMU 성능도 개선되었다. 기본적인 명령어 집합은 IA-32를 계승하면서 `BSWAP`, `XADD`, `CMPXCHG` 등 유용한 명령어가 추가되었다.^[17]

이러한 개선 덕분에 동일 클럭 속도에서 i486은 i386보다 정수 연산 성능이 약 두 배 향상되었으며,^[8] 부동소수점 연산 성능 또한 FPU 통합으로 크게 개선되어 25 MHz i486 시스템은 동일 클럭의 i386 DX와 i387 조합보다 약 40% 더 높은 성능을 제공했다.^[20]^[19] 메모리 관리 측면에서는 i386과 동일하게 플랫 4 GB 메모리 모델을 지원했다.

4. 1. 아키텍처 개선

i486의 성능 아키텍처는 i386보다 훨씬 향상되었다. 주요 개선점은 온칩 통합 명령어 및 데이터 캐시, 온칩 부동 소수점 장치 (FPU), 향상된 버스 인터페이스 장치 등이다.^[18] 이러한 개선으로 동일한 클럭 속도에서 i386보다 정수 ALU 성능이 대략 두 배 향상되었다.^[8] 예를 들어, 16 MHz i486은 33 MHz i386과 비슷한 성능을 보였다.

주요 아키텍처 개선 사항은 다음과 같다.

온칩 캐시: 8 KB의 온칩 (L1) SRAM 캐시를 내장하여 가장 최근에 사용된 명령어와 데이터를 저장했다. 일부 후기 모델에서는 16 KB로 용량이 늘어나거나 쓰기 저장(write-back) 방식을 지원하기도 했다. 반면, i386에는 내부 캐시가 없었고, 상대적으로 느린 오프칩 캐시만 지원했다.
버스 인터페이스: 캐시 일관성을 지원하는 향상된 외부 버스 프로토콜과 새로운 버스트 모드를 도입했다. 버스트 모드를 통해 5번의 버스 사이클만으로 16바이트의 캐시 라인을 채울 수 있었는데, 이는 동일한 양의 데이터를 전송하는 데 8번의 버스 사이클이 필요했던 i386보다 효율적이었다.
파이프라인: 명령어 처리 과정을 더 세분화한 5단계의 밀접하게 결합된 파이프라인 구조를 채택했다. 이로 인해 `ALU reg,reg`나 `ALU reg,im`과 같은 간단한 명령어는 단일 클럭 사이클 처리량(매 클럭마다 하나의 명령어 완료)을 유지할 수 있었다. 이는 2 클럭 사이클이 필요했던 i386에 비해 크게 향상된 것이다.^[8] 평균적으로 명령어당 약 1.8 클럭으로 실행되었다. 성능 향상을 위해 대부분의 명령어를 마이크로코드 방식 대신 와이어드 로직으로 실행하도록 설계했지만, 복잡한 명령어는 여전히 마이크로코드를 사용했다.
통합 FPU: 부동소수점 연산을 위한 FPU를 칩 내부에 통합했다 (단, 보급형인 SX 모델에서는 비활성화되거나 제외됨). 전용 로컬 버스를 사용하고 더 빠른 알고리즘을 적용하여, 별도의 칩으로 존재했던 i387 보조 프로세서를 사용하는 i386 시스템보다 부동소수점 연산 속도가 빨라졌다. CPU와 FPU가 하나의 칩에 통합되면서 25 MHz i486 기준으로 버스 사용률이 50%에 달했으며,^[19] 이는 동일 클럭의 i386 DX와 i387 DX 조합보다 40% 더 높은 성능을 제공했다.^[20]
MMU 성능 향상: MMU의 성능도 개선되었다.
새로운 명령어 추가: i386의 명령어 집합을 기반으로 몇 가지 새로운 명령어가 추가되었다.^[17]
`BSWAP`: 바이트 순서를 바꾸는 명령어.
`XADD`: 원자적 연산으로, 값을 읽고 더한 후 원래 값을 반환하는 명령어 (인출 및 덧셈).
`CMPXCHG`: 원자적 연산으로, 특정 메모리 위치의 값과 레지스터 값을 비교하여 같으면 다른 레지스터 값으로 교체하는 명령어 (비교 후 교환).
`INVD`: 내부 캐시를 무효화하지만 내용을 메모리에 쓰지는 않는 명령어.
`WBINVD`: 내부 캐시 내용을 메모리에 쓰고 캐시를 무효화하는 명령어.
`INVLPG`: TLB(Translation Lookaside Buffer)에서 특정 페이지에 대한 매핑 정보를 무효화하는 명령어.

이 외에도 가상 86 모드에서의 입출력 명령 처리 속도가 빨라지는 등 소소한 개선도 이루어졌다. 하지만 곱셈 명령어는 42 클럭 사이클이 소요되어 386보다 1 클럭 느려졌다.

4. 2. 추가된 명령어

80486에는 공식적으로 6개의 일반 명령어가 추가되었다. 이 중 3개는 CPU 캐시와 관련된 명령어이다. 일부 i486 탑재 기종에서는 캐시 관련 명령어인 INVD와 WBINVD를 사용할 수 없는 경우도 있었다^[32]. 추가된 명령어는 다음과 같다.

BSWAP: 레지스터 내 바이트의 순서를 바꾼다 (바이트 스왑).
CMPXCHG: 특정 메모리 위치나 레지스터의 값을 주어진 값과 비교하고, 같으면 새로운 값으로 교환한다 (비교 후 교환). 멀티스레딩 환경에서 동기화에 유용하게 사용될 수 있다.
INVD: 프로세서 내부 및 외부 캐시의 모든 내용을 무효화한다. 캐시의 내용이 변경되었더라도 메인 메모리에 저장하지 않고 버린다 (캐시 무효화).
INVLPG: TLB(Translation Lookaside Buffer)에서 특정 가상 주소에 대한 물리 주소 변환 정보를 무효화한다. 페이징 구조가 변경되었을 때 사용된다 (TLB 항목 무효화).
WBINVD: 프로세서 내부 및 외부 캐시의 모든 내용을 무효화한다. 무효화하기 전에 변경된 데이터는 메인 메모리에 먼저 저장한다 (캐시 쓰기 및 무효화).
XADD: 두 피연산자(레지스터 또는 메모리)의 값을 서로 교환한 후, 원래 두 값의 합을 첫 번째 피연산자에 저장한다 (교환 후 덧셈).

4. 3. 시스템 관련 레지스터

80486에서는 시스템 운영과 관련된 레지스터에 몇 가지 중요한 변경 사항이 있었다.

=== 플래그 레지스터 (EFLAGS) ===

32비트 EFLAGS 레지스터에는 18번째 비트로 AC (Alignment Check, 정렬 검사) 플래그가 새롭게 추가되었다. 이 플래그는 워드나 더블워드 같은 데이터가 메모리 상에서 정렬되지 않은 주소(예: 2바이트 워드 데이터가 홀수 주소에 위치)에 접근할 때 이를 감지하는 기능을 제공한다. 정렬 검사 기능이 활성화된 상태에서 정렬되지 않은 데이터에 접근하면, 새로운 예외인 정렬 검사 예외 (Interrupt 17, 0x11)가 발생한다. 이 기능을 사용하기 위해서는 현재 특권 레벨(CPL)이 3(사용자 모드)이어야 하며, EFLAGS의 AC 플래그와 함께 CR0 레지스터에 추가된 AM(Alignment Mask) 비트도 설정해야 한다.

나중에는 CPUID 명령어의 지원 여부를 확인하기 위한 플래그(21번 비트)도 EFLAGS에 추가되었다.^[31] 이 비트의 변경 가능 여부로 CPUID 명령어 지원을 판별할 수 있다.

=== 컨트롤 레지스터 (CR0, CR3) ===

컨트롤 레지스터인 CR0과 CR3에도 새로운 기능 비트들이 추가되어 프로세서의 동작을 더 세밀하게 제어할 수 있게 되었다.

'''CR0 레지스터 추가 비트:'''

'''CD (Cache Disable, 캐시 비활성화)''': 30번째 비트로, 활성화 시 내부 CPU 캐시 작동을 중지시킨다.
'''NW (Not Write-through)''': 29번째 비트로, 활성화 시 내부 캐시의 쓰기 관통(Write-through) 및 쓰기 무효화(write invalidate) 사이클을 비활성화한다.
'''AM (Alignment Mask, 정렬 마스크)''': 18번째 비트로, 활성화 시 AC 플래그가 설정되어 있어도 정렬 검사 예외 발생을 막는다. 즉, 정렬 검사 기능을 비활성화한다.
'''WP (Write Protect, 쓰기 보호)''': 16번째 비트로, 활성화 시 슈퍼바이저 모드(링 0)에서도 읽기 전용으로 표시된 사용자 레벨(링 3) 페이지에 쓰기를 시도할 경우 페이지 폴트 예외를 발생시킨다. 이는 386과 달리 커널 모드에서도 페이지 쓰기 보호를 적용하게 한다.
'''NE (Numeric Exception, 수치 예외)''': 5번째 비트로, FPU 관련 오류(수치 연산 예외) 처리 방식을 설정한다. NE=1이면 내부 예외(인터럽트 16)를 사용하고, NE=0이면 MS-DOS 호환 방식으로 외부 PIC(8259A)를 통해 오류를 알린다. 486SX처럼 FPU가 비활성화된 모델에서도 이 비트는 존재하고 변경 가능하다.

'''CR3 레지스터 추가 비트:'''

CR3 레지스터에는 페이징 기능과 관련된 외부 캐시 제어용 비트가 추가되었다. 이 비트들의 상태는 페이지 디렉터리나 페이지 테이블 항목에서 가져와 외부 핀(PWT, PCD 핀)으로 출력되어 외부 캐시 메모리의 동작을 제어하는 데 사용된다.

'''PWT (Page Write-Through, 페이지 쓰기-스루)''': CR3의 3번째 비트로, 해당 페이지에 대한 외부 캐시의 쓰기 정책을 제어한다. 1이면 쓰기 관통(Write-through), 0이면 쓰기 후 기록(Write-back) 정책을 사용하도록 외부 캐시에 신호를 보낸다.
'''PCD (Page Cache Disable, 페이지 캐시 비활성화)''': CR3의 4번째 비트로, 해당 페이지가 외부 캐시에 캐싱될 수 있는지 여부를 제어한다. 1이면 해당 페이지의 캐싱을 비활성화하도록 외부 캐시에 신호를 보낸다.

=== 테스트 레지스터 ===

CPU 내부 테스트를 위한 테스트 레지스터에도 변화가 있었다. 온칩 CPU 캐시 테스트를 위해 TR3, TR4, TR5 레지스터가 추가되었다. 또한, 기존의 TR7 레지스터에도 캐시의 LRU(Least Recently Used) 알고리즘 테스트를 위한 비트(PL, LRU)와 캐시 정책 관련 비트(PWT, PCD)가 새롭게 정의되었다.

=== 디버그 레지스터 ===

디버깅에 사용되는 디버그 레지스터(DR0~DR7)의 동작 방식에도 약간의 변화가 생겼다. 80386에서는 DR7 레지스터의 LE(Local Enable), GE(Global Enable) 비트가 설정되어 있으면 실행 속도를 늦추는 사양이 있었지만, 80486에서는 이 비트가 무시되도록 변경되었다. 대신, 각 브레이크포인트 활성화 비트(L0-L3, G0-G3) 중 하나라도 설정되어 있으면 실행 속도를 늦추도록 변경되었다.

5. 호환 프로세서

i486의 성공과 함께, 인텔 외의 여러 회사들도 x86 시장에 뛰어들어 i486과 호환되는 프로세서를 생산했다. 이는 IBM이 안정적인 부품 공급을 위해 여러 제조사로부터 부품을 조달하고자 했던 요구와 맞물려 진행되었다.^[22] 주요 호환 프로세서 제조사로는 IBM, 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments), AMD, 사이릭스(Cyrix), UMC(United Microelectronics Corporation), ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics) 등이 있었다.^[22]

호환 프로세서 개발 방식은 크게 두 가지로 나뉘었다. 일부는 인텔 칩의 설계를 그대로 복제한 클론(clone) 방식이었고, 다른 일부는 인텔의 기술 문서를 참조하지 않고 기능 명세만을 보고 독자적으로 설계하는 클린 룸 디자인(clean-room design) 방식을 사용했다.^[22]

특히 AMD는 인텔이 386 및 486 기술 공유를 거부하자, 기존 계약 해석을 통해 386 기술까지 권리가 있다고 주장하며 리버스 엔지니어링을 통해 Am386을 개발했다.^[14] 인텔은 이를 막으려 했으나 법정 소송에서 AMD가 승리하면서^[15] 본격적인 경쟁 구도가 형성되었다. 이후 AMD는 Am486 시리즈를 출시하며 인텔과 경쟁했다.^[14] 사이릭스 역시 클린 룸 디자인 방식으로 486 호환 칩을 개발하여 시장에 진입했다.^[14]

i486 기술은 i386을 포함한 여러 인텔 특허의 보호를 받았지만, 인텔과 IBM은 광범위한 상호 라이선스를 보유하고 있었다. AMD는 1995년 인텔과의 오랜 법적 분쟁 끝에 합의를 통해 관련 특허 사용권을 확보했다.^[22]^[14] 이러한 경쟁 환경 속에서 소비자들은 더 다양한 성능과 가격대의 프로세서를 선택할 수 있게 되었다.

5. 1. 주요 호환 프로세서 제조사

i486과 호환되는 프로세서는 IBM, 텍사스 인스트루먼트, AMD, 사이릭스, UMC, ST마이크로일렉트로닉스 등 여러 회사에서 생산되었다. 이들 중 일부는 인텔 칩과 마이크로아키텍처 수준에서 동일한 복제품(클론)이었고, 다른 일부는 인텔 명령어 세트를 클린 룸 디자인 방식으로 독자 구현한 것이었다. IBM이 x86 프로세서 생산에 참여하게 된 배경에는 IBM PC 생산에 필요한 부품 공급처를 다변화하려는 요구가 있었으며, 이는 80286 이후 x86 제조의 주요 이유 중 하나였다. i486은 이전 i386을 포함한 많은 인텔 특허의 적용을 받았는데, 인텔과 IBM은 이들 특허에 대한 광범위한 상호 라이선스를 보유하고 있었다. AMD는 1995년 인텔과의 소송 합의를 통해 관련 특허에 대한 권리를 확보했다.^[22]

=== IBM ===

인텔과의 제휴를 통해 IBM은 자체적으로 개량하거나 제조한 여러 486 호환 프로세서를 출시했다.

IBM 486SLC IBM 386SLC를 기반으로 내장 캐시를 16KB로 늘려 486SL과 동등한 성능을 목표로 했다. 이름 때문에 486SL 기반으로 오해받기도 하지만, 실제 코어는 386SL 기반이다. 명칭의 'C'는 캐시(Cache)를 의미하는 것으로 알려져 있다. 인텔 버전인 'i486SLC'는 존재하지 않는다.
IBM 486SLC2 IBM 486SLC의 내부 클럭 배증 버전으로, 50/25MHz (내부 50MHz, 외부 25MHz) 등의 모델이 있었다.
IBM 486DX4 인텔 DX4를 IBM이 제조한 버전이다.
IBM 486DLC3 (IBM 486BL - Blue Lightning) 486SL (또는 486SX) 기반으로 내부 클럭을 3배속으로 높인 버전이다. 16KB의 1차 캐시를 내장했으며, 386DX와 핀 호환되는 프로세서 중 최고 속도로 알려졌다. '블루 라이트닝(Blue Lightning)'이라는 별칭 때문에 '486BL'로 불리기도 했다.
486SX(J) 일본 전기와 인텔 재팬이 공동 설계한 486SX 기반 CPU로, 노트북 PC용으로 저전력화되었다. 데이터 버스가 16비트여서 386SX용 마더보드 기술을 활용할 수 있었다. 486DX 기반의 486DX(J)도 존재했다.

=== AMD ===

인텔은 80386 및 80486 기술을 AMD와 공유하지 않기로 결정했지만, AMD는 기존 기술 공유 계약이 80386까지 확장된다고 주장했다.^[14] AMD는 386을 리버스 엔지니어링하여 인텔 제품보다 저렴하고 전력 소모가 적은 40MHz Am386DX-40 칩을 생산하며 인텔을 압박했다.^[14] 인텔은 판매 금지를 시도했지만, 법정에서 AMD가 승소하며 경쟁사로서의 입지를 다졌다.^[15]

AMD는 486 호환 프로세서 개발을 계속하여 1993년 4월, 1세대 Am486 칩(25, 33, 40MHz)을 출시했고, 이듬해에는 2세대 Am486DX2 칩(50, 66, 80MHz)을 선보였다.^[14] Am486 시리즈는 1995년 120MHz DX4 칩으로 마무리되었다.^[14] 특히 AMD는 인텔에는 없는 40MHz 버스(486DX-40, 486DX/2-80, 486DX/4-120)를 사용하는 모델과 90MHz(30MHz 외부 클럭) 모델을 생산하기도 했다(주로 OEM 판매).

1995년, 오랜 법적 분쟁 끝에 AMD는 인텔의 80486 마이크로코드에 접근할 권리를 얻었다.^[14] 이로 인해 AMD는 인텔 마이크로코드를 리버스 엔지니어링한 버전과 클린 룸 디자인으로 자체 개발한 마이크로코드를 사용한 버전, 두 가지 486 프로세서를 생산하게 되었다. 하지만 이 합의로 80486은 AMD가 생산하는 마지막 인텔 복제 칩이 되었다.^[14]

Am486SX, Am486DX, Am486DX2 각각 인텔의 486SX, 486DX, 486DX2에 해당하는 AMD의 호환 프로세서이다.
Am486DX4 인텔 DX4에 해당하는 3배속 프로세서이지만, 일부 모델은 인텔 DX4(16KB)보다 적은 8KB의 1차 캐시를 가졌다.
Am5x86 (후에 Am486DX5로 개명) 1995년에 출시된 AMD의 가장 빠른 486 호환 CPU로, 133MHz(시스템 클럭의 4배)로 작동했다. 캐시를 두 배로 늘리는 등 개선된 80486 코어를 사용했으며, 기존 486DX 마더보드에서도 작동하는 쿼드 배율기를 갖추었다.^[14] Am5x86은 AMD 최초로 성능 등급(P-Rating)을 도입하여 'Am5x86-P75'로 판매되었는데, 이는 펜티엄 75MHz와 동등한 성능을 의미했다.^[15] 150MHz 및 160MHz 버전도 계획되었으나 공식 출시되지는 않았다. 킹스턴 테크놀로지는 133MHz Am5x86을 사용한 "TurboChip" 업그레이드 키트를 출시하기도 했다.^[14]

=== Cyrix ===

사이릭스는 원래 80286/386 시스템용 수학 보조 프로세서를 만들던 팹리스 회사였다. 사이릭스의 486 호환 프로세서는 AMD와 달리 클린 룸 리버스 엔지니어링 방식으로 개발되었다.

Cx486SLC, Cx486DLC 1992년에 출시된 사이릭스 최초의 486 프로세서로, 각각 386SX 및 386DX 소켓과 핀 호환되어 기존 시스템의 업그레이드 경로를 제공했다.^[14]^[15] 텍사스 인스트루먼트에서 제조된 이 칩들은 1KB의 캐시 메모리만 가지고 있었고 내장 수학 보조 프로세서가 없어 인텔 486보다 성능이 낮았다.
Cx486S, Cx486DX, Cx486DX2, Cx486DX4 1993년부터 출시된 이 칩들은 i486 소켓과 핀 호환되었으며, 2KB 또는 8KB 캐시를 탑재하여 인텔 제품과 성능 면에서 더 경쟁력을 확보했다. 각각 인텔의 486SX, 486DX, 486DX2, 486DX4에 해당한다. 특히 DX2 상당 제품에는 인텔에는 없는 80MHz 버전이 존재했다. 인텔은 사이릭스를 특허 침해로 고소했고, 사이릭스는 독점 금지 위반으로 맞고소했다. 1994년, 사이릭스는 특허 침해 소송에서 승소하고 독점 금지 주장을 철회했다.^[14]
Cx5x86 1995년에 출시된 486 호환 프로세서로, 486 소켓 3 마더보드와 호환되면서 최대 120MHz로 작동했다.^[14]^[15] 핀 호환성은 유지했지만, 내부는 Cyrix 6x86, AMD K5, 펜티엄과 같은 5세대 프로세서 아키텍처를 기반으로 설계되어 기존 486 프로세서와는 근본적으로 달랐다.

=== 기타 제조사 ===

이 회사들도 i486 호환 프로세서를 생산했다. 텍사스 인스트루먼트는 사이릭스의 초기 칩들을 제조하기도 했다.

6. 마더보드 및 버스

초기 i486 기반 컴퓨터는 여러 개의 ISA 슬롯과 때로는 8비트 전용 슬롯(PC/XT 버스와 호환)을 장착했다. 많은 마더보드는 BIOS 설정을 통해 ISA 버스 클럭을 기본 6 또는 8 MHz에서 최대 16.7 또는 20 MHz(i486 버스 클럭의 절반)까지 오버클럭할 수 있게 했다. 이는 구형 주변 장치 카드 사용 시 성능 향상을 가져올 수 있었지만, 8 또는 10 MHz 이상으로 작동하면 SCSI나 사운드 카드가 장착된 시스템에서는 안정성 문제가 발생할 수 있었다.

일부 마더보드에는 ISA 표준과 하위 호환되는 32비트 EISA 버스가 장착되었다. EISA는 더 넓은 대역폭, 확장된 주소 지정, IRQ 공유, 소프트웨어를 통한 카드 구성(점퍼나 DIP 스위치 불필요)과 같은 장점을 제공했다. 그러나 EISA 카드는 비쌌기 때문에 주로 서버와 워크스테이션에 사용되었다.

소비자용 데스크톱에는 더 간단하고 빠른 VLB가 주로 사용되었다. 하지만 VLB는 전기적 및 타이밍 기반의 불안정성에 취약했기 때문에, 일반적인 소비자용 데스크톱은 비디오 카드용 단일 VLB 슬롯과 함께 여러 개의 ISA 슬롯을 갖춘 구성이 많았다. VLB는 i486 버스를 직접 기반으로 했기 때문에 펜티엄 마더보드에서는 거의 지원되지 않았고, i486 시대 후반에 PCI로 점차 대체되었다. ISA는 펜티엄 시대를 넘어 펜티엄 III 시대까지, 특히 산업용 PC에서는 펜티엄 4 시대까지도 사용되었다.

후기 i486 보드는 일반적으로 PCI 및 ISA 슬롯을 함께 갖추고 있었으며, 때로는 단일 VLB 슬롯도 포함했다. 이 구성에서 VLB나 PCI의 처리량은 버스를 연결하는 방식(브리지)에 따라 영향을 받았다. 초기에는 이러한 시스템의 VLB 슬롯이 비디오 카드와만 완벽하게 호환되는 경우가 많았고, VLB 방식의 IDE, 다중 I/O 또는 SCSI 카드는 PCI 슬롯이 있는 마더보드에서 문제를 일으킬 수 있었다. VL-Bus는 i486 버스와 동일한 클럭 속도(기본적으로 로컬 버스)로 작동하는 반면, PCI 버스도 일반적으로 i486 클럭에 의존했지만 BIOS를 통해 1/1, 1/2, 또는 2/3(50 MHz CPU 클럭의 경우) 같은 분할 설정을 사용할 수 있는 경우도 있었다. 일부 마더보드는 PCI 클럭을 지정된 최대 33 MHz로 제한했으며, 특정 네트워크 카드는 올바른 비트 전송률을 위해 이 주파수에 의존했다. ISA 클럭은 일반적으로 CPU/VLB/PCI 클럭의 분할을 통해 생성되었다.

i486 칩을 사용한 최초의 완제품 시스템 중 하나는 영국의 하드웨어 제조업체 Apricot Computers에서 생산한 Apricot VX FT였다.^[25]

후기 i486 보드는 마이크로소프트가 윈도우 95의 일부로 도입한 플러그 앤 플레이 기능을 지원하여 주변 장치 설치를 더 쉽게 만들었다.

7. 단종

5세대 펜티엄 프로세서가 1993년에 출시되었지만, 인텔은 100MHz 클럭과 16KB L1 캐시를 갖춘 486DX4-100^[14] 등을 포함하여 i486 프로세서를 한동안 계속 생산했다. 그러나 개인용 컴퓨터 시장의 주력 프로세서 자리는 점차 펜티엄으로 넘어가고 있었다.

이 시기 AMD와 Cyrix 같은 경쟁사들은 i486 시장에서 활발하게 활동했다. AMD는 인텔과의 기술 공유 계약 해석을 둘러싼 법적 분쟁에서 승소하여^[15] 독자적인 Am486 칩을 생산했으며, 이는 인텔 칩보다 저렴하거나 개선된 성능을 제공하기도 했다.^[14] 팹리스 업체였던 Cyrix 역시 486 호환 칩을 출시했고, 인텔과의 특허 침해 소송에서 승리하며 기술력을 인정받았다.^[14]

기존 486 시스템 사용자들을 위한 업그레이드 시장을 겨냥하여, AMD와 Cyrix는 각각 Am5x86과 5x86 프로세서를 출시했다.^[14]^[15] 특히 AMD의 Am5x86은 펜티엄 75MHz 제품과 동등한 성능을 낸다고 홍보(Am5x86-P75)하며^[15] 시장 경쟁력을 확보했다. 킹스턴 테크놀로지는 Am5x86을 사용한 "TurboChip" 업그레이드 키트를 출시하기도 했다.^[14] 인텔도 펜티엄 오버드라이브라는 업그레이드 칩을 내놓았지만, 높은 가격과 기대에 미치지 못하는 성능으로 인해 시장에서 큰 성공을 거두지는 못했다.^[14]

i486 기반 컴퓨터는 1990년대 후반까지 보급형 PC 시장에서 자리를 지켰다. 인텔이 저가형 시장을 겨냥한 셀러론 브랜드를 1998년에 출시하면서 일반 데스크톱 및 노트북용 i486 생산은 점차 중단되었다. 마이크로소프트의 운영체제 지원도 윈도우 95, 98, 윈도우 NT 4.0을 마지막으로 공식적으로 종료되었다. 윈도우 2000은 최소 요구 사양이 펜티엄급이었기 때문에 i486 시스템에서는 원활한 사용이 어려웠다. 구형 프로그램, 특히 도스 기반 게임과의 하위 호환성을 위해 i486 시스템이 사용되기도 했으나, DOSBox와 같은 에뮬레이터의 등장으로 그 필요성도 점차 줄어들었다.

개인용 컴퓨터 시장에서는 펜티엄 시리즈에 자리를 내주었지만, i486은 산업용 임베디드 시스템 분야에서 꾸준히 사용되었다. 인텔은 이러한 수요에 맞춰 i486 코어를 계속 생산하다가, 2006년 5월에 단종 계획을 발표하고 2007년 9월 말을 끝으로 최종 생산을 중단했다.^[7]

참조

_[1] 간행물 "The Intel386 Architecture Here to Stay" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1989-07
_[2] 간행물 "The Intel386 Architecture Here to Stay" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1989-07
_[3] 서적 Embedded Intel486 Processor Hardware Reference Manual (273025-001) 1997-07
_[4] 간행물 "The Intel386 Architecture Here to Stay" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1989-07
_[5] 간행물 "The 50-MHz Intel486 Microprocessor" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1991-09
_[6] 웹사이트 FPU in CPU https://lotuschain.m[...] 2024-09-15
_[7] 웹사이트 Product Change Notification http://developer.int[...] Intel 2006-05-02
_[8] 간행물 "Designing A Mainframe on a Chip: Interview with the i486 Microprocessor Design Team" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1989-07
_[9] 간행물 "The Intel386 Architecture Here to Stay" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1989-07
_[10] 뉴스 486 32-bit CPU breaks new ground in chip density and operating performance. (Intel Corp.) (product announcement) EDN 1989-05-11
_[11] 뉴스 The Executive Computer; The Race to Market a 486 Machine https://www.nytimes.[...] 2010-05-05
_[12] 간행물 "The 50-MHz Intel486 Microprocessor" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1991-09
_[13] 간행물 "New Product Focus: Components: Modified Chips Cuts Portable Power Consumption" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1991-11
_[14] 간행물 Four. Eight. Six. Future Publishing 2020-11
_[15] 웹사이트 A Brief History of CPUs: 31 Awesome Years of x86 https://www.pcgamer.[...] 2021-08-07
_[16] 뉴스 School buys outdated computer model https://www.sun-sent[...] Tribune Publishing 1996-07-15
_[17] 간행물 "Putting the RISC vs. CISC Debate to Rest" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1991-11
_[18] 문서 i486
_[19] 간행물 "Coming Attractions: Clock-Doubling Technology" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1992-01
_[20] 간행물 "A Guide to the Intel Architecture" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1992-01
_[21] 간행물 "Coming Attractions: Clock-Doubling Technology" Intel Corporation, Microcomputer Solutions 1992-01
_[22] 웹사이트 AMD-Intel Litigation History https://yannalaw.com[...]
_[23] 웹사이트 CISC: The Intel 80486 vs. The Motorola MC68040 http://textfiles.meu[...] 1992-07
_[24] 웹사이트 68040 Microprocessor http://www.bbs.inged[...]
_[25] 간행물 The 486s Are Here https://archive.org/[...] 2022-04-30
_[26] 웹사이트 Minimum Hardware Requirements for a Windows 98 Installation http://support.micro[...] 2001-01-24
_[27] 웹사이트 Windows NT 4.0 Workstation http://www.winhistor[...] WinHistory.de
_[28] 웹사이트 World Record*: Windows 2000 running on Intel i486 SX 25 MHz https://www.youtube.[...] 2013-07-29
_[29] 웹사이트 System Requirements http://www.dosbox.co[...] DOSBox.com
_[30] 웹사이트 Intel cashes in ancient chips. i386, i486, i960 finally for the chop http://www.reghardwa[...] The Register Hardware 2012-05-20
_[31] 웹사이트 インテル(R) プロセッサの識別とCPUID命令 https://www.intel.co[...] インテル 2017-12-23
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