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。

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（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！）