漫谈X86协处理器
漫谈X86协处理器 (CPU-CN站长Henry原作,转载请注明出处) 1.前言。 FPU( floating point unit)直译为浮点运算单元,在很多地方也被称为“数学协处理器”(Math coprocessors)“数字处理器”(Numeric Processor),这类以数学运算为主的器件统一归入“协处理器”(Co-processors)中,FPU,故名思义,它的主要功能是用来进行浮点运算以及高精度的科学运算。 从基于X86的CPU技术发展来看,在486时代以前的时代,多数用户被Intel或相关厂商认为“普通用户”,使用协处理器的机率不高,那时一般只有CAD/CAM领域FPU才是必须要用到的,Intel认为:如果将FPU单元集成到CPU中,不仅技术上实现成本较高,而且这部份不常用的功能将造成所谓的“资源浪费”。所以,自8086开始,FPU一直作为单独的封装产品对外发布,成为可选件,FPU由主要的几个CPU制造商(Intel,Cyrix等)制造,同时也吸引到一些专门的IC制造公司加入到这个行列中来,比如IIT/ULSI等,Cyrix公司抓住了这一特定的历史发展机遇期,通过FPU的制造逐渐掌握了CPU的制造技术,并过渡到主流的CPU供应商的行列中来。 随着技术的进步以及CPU应用领域的拓展,特别是多媒体以及3D应用要求使用到大量的浮点运算单元,为了提升CPU的整体性能,独立的FPU单元逐渐被整合到单一的CPU内部,所以Pentium及之后就完全看不到独立的FPU协处理器了,因为是特定时代的产物,所以FPU类芯片在处理器收藏中具有独特的地位。 协处理器发展到今天,已呈现多样化趋势,虽然FPU单元大多数已被并入到CPU中,但一些特定用途的协处理器方兴未艾,比如“IP协处理器”、“指纹协处理器”、以及各类嵌入式平台的协处理器。 限于篇幅,本文将讨论藏友最关心的基于X86技术的FPU协处理器。 2. X86协处理器概览。
下表是笔者整理了所有已知协处理器之后得出的一览表。 制造商 | 种类 | 备注 | Intel | 8087 | 8088/8086/80186/80188 的协处理器 | | 80C187 | 80C186 的协处理器 | | 80287 | -1, -2, -3, -4, -XL 以及 -XLT 版本 | | 387 | DX, SX 和 SL 版本 | | RapidCAD-2 | RapidCAD-1(本质上是486DX的CPU但采用了386的针脚输入)的协处理器 | | 487SX | 本质上是一个486DX33的CPU,但未经Intel官方证实 | | | | AMD | 80C287 | 286 协处理器 | | | | Cyrix | 82S87 /287XL | 286 协处理器 | | 83D87/83S87 | 386 协处理器, 83S87 是 SX版本 | | EMC87 | 是83D87中的特殊类型,与WEITEK的3167针脚兼容. | | | | ULSI | 83C87 | 386协处理器 | | 83S87 | 386SX协处理器 | | | | IIT | 2C87 | 286 协处理器 | | 3C87 | 386 coprocessor, 3S87对应SX版本 | | 4C87 | 486DLC 的协处理器 | | | | Weitek | 1067 1167 | 286 协处理器 3167的预发布版本 | | 3167 | 386 协处理器 | | 4167 | 486 协处理器 | | | | Chips | 38700DX/SX | CHIPS386的协处理器。 | | | | NexGen | Nx587 | 早期Nx586的协处理器。 | | | | 5050 | 83C87 | 386的协处理器 | | | | Symphony | SL83C87 | 386的协处理器 | | | | Xtend | 83C87 | 386的协处理器 | | | | LC | Green Math 4C87DX | 386的协处理器 | | | | KENWOOD | 4C87 | 未知 | | | | PHI | 3C87 | 未知 |
3.各类X86协处理器鉴赏。 3.1 8086/8088时代的各型FPU
Intel可谓是研发FPU产品的开山鼻袓,其8087系列是业界第一种X86的FPU。下图为笔者所收藏的C8087实物:
IBM那时也在自已的PC-XT机上采用到的FPU上做上自已的标记(注册藏友X11west提供):
连Microsoft在当年也推出了一种极为奇怪的8087FPU,它可能是我记忆中的Microsoft唯一的一种IC产品。但从外观上看,它应该是在P8087的基础上采用了二次封装技术做成了这样子的(注册藏友Xi11west提供)。
8087FPU主要应用于提升8086、8088 CPU的浮点运算能力,但80186、80188等工控CPU同样会用到它,这就是为什么电子市场上依然还可以找到大量的8087库存的原因,下图为笔者所收藏的 C8087-3 + R80186的CPU工控版:
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8087就封装类型来说,有C、D、P等封装类型、就频率来说,常见的有 -1 -2 -3 -4 -6等。 一般来说C类封装的购买价格总是会高于D类的封装,JS们总是有一句口头禅挂在嘴上“它可是能洗金的IC,上次有人给我XXX元我都没有卖啊!”。
笔者必须要认真的提醒一下众位藏友,如果你有幸能找到P8087,绝对要恭喜你!虽然它是P(塑料)封装,但那绝对是少见的东西,笔者还没有在国内外的网站上见到到P8087的实物,但据Intel资料显示,它的确是存在的!
就笔者的观点而言,8087类FPU是藏家必须的藏品,但要将各类封装以及各类频率的收齐,实现难度太大,打个比方说,就C类的8087就有几类的非常难找的,其中 MC8087(军品级)、TC8087(工业级)、QC8087等绝对是国外收藏家眼中的逸品,就更徨论P8087了。下图为工业级TC8087:
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关于80C187,笔者的观点是187是8087的加强版本,主要用于一类特殊的CPU :80C186/80C188上面,它比8087更稀有,故80C187也是不可多得的藏品,只是它在电子市场的价格实在要用一个“高”字来形容。
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3.2 80286时代的各型FPU 80286时代的FPU是80287,共计Intel、AMD、Cyrix,IIT,WEITEK等五家公司提供同型产品,不过WEITEK的1067FPU笔者目前还没有看到过实物,287的FPU同样有C、D、P类封装以及 -3到-12的各类频率,还有普通版本以及XL版本之区分,IIT公司甚至还提供了-20的频率,在那个年代已经难能可贵了。 下图为笔者收藏的Intel 80287XL版本.
下图为IIT公司的287
笔者感觉到,在林林总总的287产品中,Cyrix公司生产的287一直是国外藏家所追捧的对象。 下图为CPU-CN注册藏友Xi11west所收藏的一款Cyrix 287的精品:
3.3 异彩分呈的387 386时代,PC对于社会的重要性日愈凸显,CAD、CAM、科学计算、3D方面的应用越来越普及,记得在1995年,笔者为了更好地运行当时的三维动画设计软件,3DS V2.0版,忍痛掏了400大元为我的386DX-33机器添置了一块387协处理器,因为3DS软件在运行时必须要检查FPU才让通行。
387系列FPU主要有DX、SX、SL等种类,频率主要有16、20、25、33、40。其封装也呈现多样性,更加多的制造商纷纷加入到FPU制造行列中来,387FPU产品可谓异彩分呈!
下图为386SX、387SL,无Logo版本的Intel的80387、军品MG80387,CPU-CN注册藏友台湾魏先生提供:
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那个时期的ULSI公司也是出产387FPU的大户,出货量仅次于Intel,Cyrix, 令人奇怪的是,AMD公司居然没有出品任何一种386FPU,看来他们将精力放在全力发展CPU上面了。
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因为387FPU的种类远远多于287,所以我们有选择性地重点介绍几类非常很少见387的FPU。
精品之一: Intel公司的RapidCAD-2 FPU产品,主要用于与RapidCAD-1的CPU配套使用,RapidCAD的CPU主要用于CAD设计领域,据称它的内部其实是486的核心,只是以386的针脚输出,但它们还是被归为386级别的CPU/FPU,据资料称:RapidCAD的CPU/FPU组合运行效能比普通的DX33的CPU/FPU组合要高出30%以上。(Xi11west提供)
精品之二:IIT的金顶387,IIT公司在287年代就显示了自已的FPU产品,她的387FPU非常容易识别。因为它具有一个漂亮的金顶,下图是笔者收藏的IIT的387金顶FPU,高达40Mhz的频率简直让人咋舌不已!
精品之三:WEITEK的386级别的FPU-3167,3167是386的FPU多少有点让人意外,感觉上WEITEK这家公司的专长不是做X86系列的CPU以及FPU,但在历史上,他们的确生产过387系列的FPU, 可能国内的藏家对这种FPU非常生疏,因为它的命名也不是按X87来进行的。(注册藏友X11west提供):
其实之前我也不能确信3167能用在386的主板上,因为3167的针脚定义与Intel387是不兼容的,但我在网上偶然看到一个它与CHIPS386共同工作的照片:
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精品之四:CHIPS公司的FPU ,不用多说,CHIPS386/387均是藏家追求的稀有藏品,下图为笔者的藏品:J38700DX
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精品之五: LC Technology公司的387极别的FPU,其中4C87SLC对应的应该是486SLC类别(386级别)的FPU,国内同样难得一见,下图为Xi11west藏品。
精品之六:极为少见的Symphony公司的SL83C87协处理器,下图为台湾藏友Peter提供的图片,竟然还是一只工程样品 (注:此FPU可能并没有真正上市)!
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精品之七:Xtend的83C87,FPU中的极品。
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精品之八:5050的387FPU的确是一种非常有趣的FPU,同时也是FPU中的极品!
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精品之九:Cyrix387FPU中的一些精品,图片来自CPU-WORLD。
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欣赏完上面这些极品FPU之后,不知大家有如何感想?笔者再提供一张很奇怪的FPU的图片供大家欣赏,也请您思考下面这块板上为何要同时上两只不同厂家的FPU??
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3.4 Intel A80487的真象
按Intel的官方说法,80487是用来给80486SX系列的CPU配套使用的,也就是说,在一些486SX的主板上还留有一个提供给487的插座,当487插入已后,它将接管486SX的控制权,但按照这几年来各方藏友的测试结果,主流的意见是:487并不是一只FPU,它本质上是一只486DX-33的CPU,而且是Intel用来欺骗消费者的鬼把戏。而笔者的观点更倾向于它是一只用于486SX升级的Overdriver即ODP,但不管怎么说,拥有一只80487是藏友们值得骄傲的事,它是名符其实的收藏上品: 下图是笔者收藏的Intel的A80487SX,取自IBM原装486SX主板上:
必须要指出的是,真正的与486配套FPU目前只有唯一的一种,它是由WEITEK提供的4167协处理器:请参看如下图片,但4167到底是如何与Intel的486SX配合的工作的?在2007年6月11日,笔者用手头的一块4167以及有4167插座主板做过一次测试,这块主板能成功识别到WEITEK的协处理器,但遗憾的是,我手头有没有任何一种软件,能测出加插4167FPU之后,在浮点运算方面的改善度,据官方网站显示,4167虽然是X86的FPU,但内部架构、浮点运算指令集与普通X86的FPU是完全不同的,包括针脚也是无法兼容的。
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Intel487的功能不是FPU,其它厂家的4C87或是487DL/SL等FPU根本就是为486DLC(386级别)之类的CPU配套的,历史的车轮在迅速转动,X87的FPU此刻已经淡出了人们的视野之外。。。
486之后,在Intel的X86产品线中,FPU便一直作为内部单元就完全整合到CPU芯片内核中一直到今天。
3.4 X86之FPU最后的余辉Nx587
Nx587是一种非常特殊的FPU,但它的确是现在已知的X86的最后一种FPU,这与当时NexGen的Nx586研发团队对于Nx586产品的定位失误的一个副产品,当年,NexGen公司为了与Intel竞争低端用户市场,认为应该将FPU单元从Nx586中独立出来,于是,FPU的发展历史的天空中闪现了FPU最后的余輝,Nx587诞生了! 下图为笔者精心收藏的一枚Nx587:
据消息称,Nx587只能用于低于90Mhz(Nx586-90)CPU的主板上,因为没有集成FPU,Nx586对Windows 95中的一些多媒体方面的应用显得力有不逮,在权衡之后,技术小组在更高频率的Nx586中干脆又将Nx587集成到核心之中去。 4.结语。
能收藏到一系列的FPU是件让藏友兴奋的事,让自已的CPU藏品与对应的FPU进行配套也是一件有趣的事,比如386SL配上387SL加以收藏,RapidCAD-1配上PapidCAD-2加以收藏,本文仅仅为您揭开了FPU收藏的一角,X86的FPU细分有数百种,以笔者的经历来说,由于自身资源的限制,能在主要大类的FPU拥有各一只,就很满足了,但FPU的收藏价值与CPU等同,作为有投资意向的藏友,同样应该重视FPU的收藏以及建仓,必竟FPU这类藏品早已不再生产,今后愈来愈难寻了,其增值空间应该是不可估量的。
------------------------------[END]------------------------------------------------------------------- (本文图片部分来自于网上,如果你认为它们有所不妥,请告诉我加以处理。谢谢!)
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