x87

Recuentos de ciclos de reloj para ejemplos de instrucciones FPU típicas de x87 (solo se muestran aquí las versiones de registro a registro). ^{[ 6 ]}

La notación A ... B (de mínimo a máximo) abarca las variaciones de temporización que dependen del estado transitorio de la tubería y de la precisión aritmética elegida (32, 64 u 80 bits); también incluye variaciones debidas a casos numéricos (como el número de bits activados, cero, etc.). La notación L → H representa los valores correspondientes a las frecuencias de reloj máximas más bajas (L) y más altas (H) disponibles.

* A menudo es posible lograr un retardo de reloj prácticamente nulo mediante la ejecución superescalar.

^§ El  8087 de 5 MHz fue el procesador x87 original. En comparación con las rutinas típicas de punto flotante implementadas por software en un 8086 (sin un 8087), los factores serían aún mayores, tal vez por otro factor de 10 (es decir, una suma de punto flotante correcta en lenguaje ensamblador bien podría consumir más de 1000 ciclos).

El 8087 fue el primer coprocesador matemático para procesadores de 16 bits diseñado por Intel . Se lanzó en 1980 para usarse junto con los microprocesadores Intel 8088 o 8086. (Los procesadores de punto flotante 8231 y 8232 de Intel , comercializados para su uso con la CPU i8080, eran en realidad versiones con licencia de las unidades de punto flotante Am9511 y Am9512 de AMD de 1977 y 1979. ^{[ 7 ]} )

Aunque la hoja de datos original de 1982 para los 80188 y 80186 ( basados ​​en NMOS ) parece mencionar coprocesadores matemáticos específicos, ^{[ 8 ]} ambos chips en realidad estaban emparejados con un 8087.

Sin embargo, en 1987, para trabajar con la CPU Intel 80C186 basada en CMOS actualizada , Intel introdujo el coprocesador matemático 80C187 ^{[ 9 ]} . La interfaz del 80C187 con el procesador principal es la misma que la del 8087, pero su núcleo es esencialmente el de un 80387SX y, por lo tanto, cumple totalmente con el estándar IEEE 754 y es capaz de ejecutar todas las instrucciones adicionales del 80387. ^{[ 10 ]}

El 80287 ( i287 ), lanzado en 1982, es el coprocesador matemático para la serie de microprocesadores Intel 80286. Los modelos de Intel incluían variantes con límites de frecuencia superiores especificados que iban desde 6 hasta 12 MHz. La versión NMOS estaba disponible a 6, 8 y 10 MHz. ^{[ 11 ]} La versión disponible del coprocesador numérico Intel 80287-10 de 10 MHz tenía un precio de 250 dólares estadounidenses en cantidades de 100. ^{[ 12 ]} Estas versiones en caja del 80287, 80287-8 y 80287-10 estaban disponibles por 212, 326 y 374 dólares, respectivamente. Había una versión en caja del 80C287A disponible por 457 dólares. ^{[ 13 ]}  

Otros modelos 287 con un rendimiento similar al del 387 son el Intel 80C287, fabricado con CHMOS III, y el AMD 80EC287, fabricado con el proceso CMOS de AMD , que utiliza únicamente puertas totalmente estáticas.

Más tarde le siguió el i80287XL con microarquitectura 387SX con una configuración de pines de 287, ^{[ 14 ]} el i80287XLT, una versión especial destinada a portátiles, así como otras variantes. Contiene un multiplicador interno de 3/2, de modo que las placas base que ejecutaban el coprocesador a 2/3 de la velocidad de la CPU podían, en cambio, ejecutar la FPU a la misma velocidad que la CPU. Tanto el 80287XL como el 80287XLT ofrecían un rendimiento un 50 % superior, un consumo de energía un 83 % menor e instrucciones adicionales. ^{[ 15 ]}

El 80287 funciona con el microprocesador 80386 y, en un principio, fue el único coprocesador disponible para este último hasta la introducción del 80387 en 1987. El 80387 es el preferido por su mayor rendimiento y su conjunto de instrucciones más completo.

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  Versión de 6 MHz del Intel 80287
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  Disparo del chip Intel 80287
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  Intel 80287XL
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  Intel 80287XLT

El 80387 ( 387 o i387 ) es el primer coprocesador de Intel que cumple totalmente con el estándar IEEE 754-1985 . Lanzado en 1987, ^{[ 16 ]} dos años después del chip 386, el i387 incluye una velocidad mucho mayor que los coprocesadores 8087/80287 anteriores de Intel y características mejoradas de sus funciones trigonométricas. Se puso a la venta por 500 USD en cantidades de 100. ^{[ 17 ]} Poco después, se puso a la venta a través de Intel Personal Computer Enhancement Operation a un precio de mercado minorista de 795 USD. ^{[ 18 ]} La versión de 25 MHz estaba disponible en el canal minorista por 1395 USD. ^{[ 19 ]} El coprocesador matemático Intel M387 cumplía con el estándar MIL-STD-883 Rev. C. Este dispositivo fue probado, lo que incluye ciclos de temperatura entre -55 y 125 °C, sellado hermético y rodaje extendido. Esta versión militar opera a 16 MHz. Esta versión militar estaba disponible en PGA de 68 pines y quad flatpack. Esta versión militar estaba disponible por USD $1155 en cantidades de 100 unidades para la versión PGA. ^{[ 20 ]} La versión de 33 MHz del 387DX estaba disponible y tiene un rendimiento de 3,4 megawhietstones por segundo . ^{[ 21 ]} Las siguientes versiones en caja del coprocesador matemático 387DX de 16, 20, 25 y 33 MHz estaban disponibles por USD $570, $647, $814 y $994 respectivamente. ^{[ 22 ]} Las instrucciones FPTAN y FPATAN de los 8087 y 80287 están limitadas a un argumento en el rango ±π/4 (±45°), y los 8087 y 80287 no tienen instrucciones directas para las funciones SIN y COS. ^{[ 23 ]}

Sin un coprocesador, el 386 normalmente realiza cálculos aritméticos de punto flotante mediante rutinas de software (relativamente lentas), implementadas en tiempo de ejecución a través de un manejador de excepciones de software . Cuando se combina un coprocesador matemático con el 386, el coprocesador realiza los cálculos aritméticos de punto flotante en hardware, devolviendo resultados mucho más rápido que una llamada a una biblioteca de software (emuladora).

El i387 solo es compatible con el chip i386 estándar, que tiene un bus de procesador de 32 bits. El i386SX posterior, de menor costo y con un bus de datos más estrecho de 16 bits , no puede interactuar con el bus de 32 bits del i387. El i386SX requiere su propio coprocesador, el 80387SX , que es compatible con el bus de datos más estrecho de 16 bits del SX. El coprocesador 387SX también se ofreció en una versión de bajo consumo. ^{[ 21 ]}

Además, para complementar el i386SL utilizado en portátiles, Intel lanzó el i387SL (N80387SL). ^{[ 24 ]} Comercializado como "Coprocesador matemático móvil Intel387 SL", incluía funciones de administración de energía que le permitían funcionar sin reducir significativamente la duración de la batería. Hay dos funciones de ahorro de energía. La primera detiene el reloj del coprocesador cuando la CPU entra en modo de "reloj detenido"; el 387SL consume aproximadamente 25 microamperios cuando su reloj está detenido. La segunda funciona automáticamente cuando la CPU está en funcionamiento, poniendo al 387SL en "modo inactivo" cuando no está ejecutando una instrucción. Cuando está activo, el 387SL normalmente consume un 30 por ciento menos de energía de la batería (aproximadamente 100 mA) que el 387SX. En modo inactivo, consume 4 mA, una reducción de energía del 96 por ciento en comparación con el modo activo. Funciona en el rango de 16 a 25 MHz y no requiere reconfiguración de BIOS ni de hardware. ^{[ 25 ]} Inicialmente estaba disponible por USD $189. ^{[ 26 ]}

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  i387
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  i387SX
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  i387DX
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  Microarquitectura i387 con desplazador de barril de 16 bits y unidad CORDIC.
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  i386DX con i387DX
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  Zócalo para el 80387

Presentado en 1991, el i487SX (P23N) se comercializó como un coprocesador de unidad de punto flotante para máquinas Intel i486SX . En realidad, contenía una implementación completa del i486DX . Al instalarse en un sistema i486SX, el i487 desactivaba la CPU principal y asumía todas las operaciones de la CPU. El manual del i487 afirma que la unidad no funcionaría sin un i486SX instalado, pero pruebas independientes (y la posterior admisión de Intel) han demostrado lo contrario. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

El i487 utilizaba un zócalo especial de 169 pines con un pin desconectado (de bloqueo físico) para evitar su inserción en el zócalo estándar de 168 pines del 486. Al menos dos fuentes afirman que el zócalo es el mismo que el Socket 1 , el zócalo de actualización para el i486 OverDrive , un procesador de reemplazo de características similares. ^{[ 30 ] [ 29 ]}

El conjunto de instrucciones de la FPU de los i486DX/i487SX no difería del del 387, pero la integración proporcionó una ventaja en la utilización del bus. Los algoritmos integrados en el chip también se mejoraron.

El RapidCAD , un paquete de actualización de 386 a 486 comercializado para su uso en diseño asistido por ordenador , también incluye una FPU ficticia (RapidCAD-2) que se instala en el zócalo 80387 por motivos de compatibilidad, ya que el procesador principal (RapidCAD-1, un 486DX) incluye una FPU integrada de forma predeterminada.

La unidad de punto flotante (FPU) Nx587 de NexGen para el procesador Nx586 , lanzada en 1995, fue el último coprocesador x87 que se fabricó por separado de la CPU.