При разработке процессоров следующего поколения инженеры Intel столкнулись с серьезными проблемами. Предыдущее поколение интегральных схем достигло потолка производительности, а размещать еще большее количество транзисторов на той же площади не позволяли используемые в то время технологии. Разработчикам ничего не оставалось, кроме как переработать существующую архитектуру, а точнее, дополнить ее. Так, процессоры i486 впервые обзавелись такими компонентами, как кэш-память, конвейер, встроенный сопроцессор и коэффициент умножения (множитель). Благодаря им новое поколение CPU стало быстрее своих предшественников.
Наличие кэш-памяти 1-го уровня значительно усложнило сам чип. Процессор i486 содержал почти 1,2 млн транзисторов. Около половины из них приходилось именно на кэш-память. Сложность чипа стала причиной его высокого энергопотребления и тепловыделения. Так, в системах, использовавших i486, впервые стало применяться активное охлаждение. Вдобавок к этому сложность процессора стала причиной увеличения брака при производстве.
Также в процессорах i486 появились вычислительные конвейеры, суть работы которых заключается в разделении обработки компьютерной инструкции на последовательность независимых стадий с сохранением результатов в конце каждой стадии. Что-то подобное было реализовано еще в Zilog Z8000. Конвейер i486 состоял из пяти ступеней: выборка, декодирование, декодирование адресов операндов, выполнение команды, запись результата выполнения инструкции. Появление конвейеров не только увеличило быстродействие, но и в какой-то степени упростило процессорную архитектуру. Также стоит отметить, что появление конвейеров благоприятно сказалось на разгонном потенциале CPU.
Сопроцессор (FPU, Floating-Point Unit, модуль операций с плавающей запятой), представлял собой модуль, помогающий выполнять математические операции над вещественными числами. В i486 он был встроен в сам чип. Однако не все кристаллы четвертого поколения имели интегрированный FPU.
