Intel 80286 - Intel 80286

Intel 80286
KL Intel i286.jpg
Gri seramik ısı yayıcılı Intel A80286-8 işlemci
Genel bilgi
başlatıldı 1982
Durdurulan 1991
Ortak üretici(ler)
Verim
Maks. CPU saat hızı 5 MHz ila 25 MHz
FSB hızları 5 MHz ila 25 MHz
veri genişliği 16 bit
Adres genişliği 24 bit
Mimari ve sınıflandırma
Min. özellik boyutu 1,5 µm
Komut seti x86-16 ( MMU ile )
Fiziksel Özellikler
transistörler
yardımcı işlemci Intel 80287
Paket(ler)
Soket(ler)
Tarih
selefi 8086 , 8088 ( 80186 çağdaş iken )
Varis Intel 80386

Intel 80286 (aynı zamanda olarak pazarlanan iAPX 286 ve sık olarak adlandırılan , Intel 286 ) a, 16-bit mikroişlemci 1 Şubat tanıtılan, 1982 yılında ayrı olmayan ilk 8086 tabanlı işlemci olduğu birden fazla mesaj göndermiş adres ve veri iletim ve bellek yönetimi ve geniş koruma yetenekleriyle de bir ilk . 80286, orijinal nMOS ( HMOS ) enkarnasyonunda yaklaşık 134.000 transistör kullandı ve tıpkı çağdaş 80186 gibi , önceki Intel 8086 ve 8088 işlemciler için yazılmış çoğu yazılımı doğru şekilde çalıştırabilirdi .

80286, 1984'te tanıtılan IBM PC/AT için kullanıldı ve daha sonra 1990'ların başına kadar çoğu PC/AT uyumlu bilgisayarda yaygın olarak kullanıldı.

Tarih ve performans

AMD 80286 (16 MHz sürümü)

Intel'in ilk 80286 yongaları, maksimum 5, 6 veya 8 MHz saat hızı için belirlendi  ve sonraki sürümler 12,5 MHz için. AMD ve Harris daha sonra sırasıyla 16 MHz, 20 MHz ve 25 MHz parçalar üretti. Intersil ve Fujitsu , Intel'in orijinal tükenme yüklü nMOS uygulamasının tamamen statik CMOS sürümlerini de tasarladı ve büyük ölçüde pille çalışan cihazlara yönelikti.

Ortalama olarak, 80286'nın "tipik" programlarda saat başına yaklaşık 0.21 talimat hızına sahip olduğu bildirildi , ancak optimize edilmiş kodda ve sıkı döngülerde önemli ölçüde daha hızlı olabilir, çünkü birçok talimat her biri 2 saat döngüsünde yürütülebilir . 6 MHz, 10 MHz ve 12 MHz modellerinin sırasıyla 0,9 MIPS, 1,5 MIPS ve 2,66 MIPS'de çalıştığı bildirildi.

80286'nın sonraki E- adım seviyesi , önceki B-adım ve C-adım CPU'larda (AT ve AT klonlarında yaygın olan) programcılar ve işletim sistemi yazarları için sorunlara neden olan birkaç önemli hatadan arındırılmıştır . Bu E-2 adım bölümü 1986'nın sonlarında mevcut olabilir.

Mimari

Basitleştirilmiş 80286 mikromimarisi
Intel 80286 kalıp atış

Intel, kişisel bilgisayarların 286'yı kullanmasını beklemiyordu. CPU, iletişim (otomatik PBX'ler gibi ) ve gerçek zamanlı işlem kontrolü dahil olmak üzere çoklu görev uygulamalarına sahip çok kullanıcılı sistemler için tasarlandı . 134.000 transistöre sahipti ve dört bağımsız birimden oluşuyordu: adres birimi, veri yolu birimi, talimat birimi ve yürütme birimi, 8086'da olduğu gibi gevşek bağlı (tamponlu) bir boru hattında organize edildi. 68 pimli bir pakette üretildi. PLCC ( plastik kurşunlu çip taşıyıcı ), LCC ( kurşunsuz çip taşıyıcı ) ve PGA ( pin ızgara dizisi ) paketleri dahil.

80286'nın 8086'ya (veya 8088'e) göre performans artışı, birçok programda saat döngüsü başına %100'den fazla olabilir (yani, aynı saat hızında iki kat performans). Bu, yedi yıl sonra i486 (1989) veya orijinal Pentium (1993) piyasaya sürüldüğünde , hız iyileştirmeleriyle tamamen karşılaştırılabilir büyük bir artıştı . Bu kısmen çoğullanmamış adres ve veri yollarından, ancak esas olarak adres hesaplamalarının ( baz+indeks gibi ) daha ucuz olmasından kaynaklanıyordu . 80286'da özel bir birim tarafından gerçekleştirilirken, eski 8086'nın genel ALU'sunu kullanarak etkili adres hesaplaması yapması ve birçok durumda birkaç ekstra saat döngüsü tüketmesi gerekiyordu. Ayrıca 80286, talimatların önceden getirilmesi, arabelleğe alınması, atlamaların yürütülmesi ve MUL / DIV gibi karmaşık mikro kodlu sayısal işlemlerde öncekinden daha verimliydi .

80286, tüm 8086 talimatlarına ek olarak, 80186'nın tüm yeni talimatlarını içeriyordu: ENTER, LEAVE, BOUND, INS, OUTS, PUSHA, POPA, PUSH anında, IMUL anında ve anında vardiyalar ve dönerler. 80286 ayrıca korumalı mod için yeni talimatlar ekledi: ARPL, CLTS, LAR, LGDT, LIDT, LLDT, LMSW, LSL, LTR, SGDT, SIDT, SLDT, SMSW, STR, VERR ve VERW. Korumalı mod talimatlarından bazıları, korumalı moda geçmek ve kurmak için gerçek modda kullanılabilir (veya kullanılmalıdır) ve birkaçı (SMSW ve LMSW gibi) gerçek modun kendisi için kullanışlıdır.

Intel 80286, 24 bit adres yoluna sahipti ve önceki modelin 1 MB adreslenebilirliğine kıyasla 16  MB'a kadar RAM'i adresleyebiliyordu. Ancak, bellek maliyeti ve 1 MB'ın üzerindeki belleği kullanan yazılımların başlangıçtaki nadirliği, 80286 bilgisayarın nadiren bir megabayttan fazla RAM ile sevk edildiği anlamına geliyordu. Ek olarak, aşağıda belirtildiği gibi, genişletilmiş belleğe gerçek moddan (1990'ların ortalarına kadar baskın PC işletim sistemi olan DOS'un çalıştığı) erişimle ilgili bir performans cezası vardı.

Özellikleri

Siemens 80286 (10 MHz versiyonu)
IBM 80286 (8 MHz versiyonu)

Korumalı mod

286 , genellikle " korumalı mod " olarak adlandırılan korumalı sanal adres modunu destekleyen x86 CPU ailesinden ilkiydi . Ayrıca, çip üzerinde MMU yeteneklerine sahip ticari olarak temin edilebilen ilk mikroişlemciydi (eşzamanlı Motorola 68010 ve NS320xx kullanan sistemler, isteğe bağlı bir MMU denetleyicisi ile donatılabilir). Bu, IBM uyumlularının ilk kez gelişmiş çoklu görev işletim sistemlerine sahip olmalarını ve Unix'in hakim olduğu sunucu / iş istasyonu pazarında rekabet etmelerini sağlayacaktır .

Çok görevli işletim sistemleri için yararlı olan 80286'nın korumalı modunda birkaç ek talimat eklenmiştir.

80286'nın bir diğer önemli özelliği de yetkisiz erişimin engellenmesidir. Bu şu şekilde sağlanır:

  • Veri, kod ve yığın için farklı segmentler oluşturmak ve bunların çakışmasını önlemek.
  • Her segmente ayrıcalık seviyeleri atama. Daha düşük ayrıcalık seviyelerine sahip segmentler, daha yüksek ayrıcalık seviyelerine sahip segmentlere erişemez.

80286'da (ve yardımcı işlemcisi Intel 80287'de ), aşağıdaki farklı sayı türleri üzerinde aritmetik işlemler gerçekleştirilebilir:

Tasarım gereği, 286, donanım tarafından başlatılan bir sıfırlama olmadan korumalı moddan temel 8086 uyumlu gerçek adres moduna (" gerçek mod ") geri dönemezdi. 1984'te tanıtılan PC/AT'de IBM, yazılımın sıfırlamaya neden olmasını sağlamak için ROM BIOS'ta ve 8042 çevresel mikro denetleyicide özel kodun yanı sıra harici devre ekledi, aktif belleği korurken ve kontrolü bilgisayara geri verirken gerçek modda yeniden girişe izin verdi. sıfırlamayı başlatan program. (BIOS, CPU sıfırlandığında doğrudan kontrolü ele aldığı için mutlaka dahil olmuştur.) Doğru çalışmasına rağmen, yöntem çok büyük bir performans cezası verdi.

Teoride, belirli kurallara (80286'nın piyasaya sürülmesiyle yeni önerilen) uyulması durumunda , gerçek mod uygulamaları doğrudan 16 bit korumalı modda yürütülebilir ; ancak, birçok DOS programı bu kurallara uymadığından, korumalı mod, modlar arasında kolayca ileri geri gitmek ve bir öykünme sağlamak için tasarlanmış halefi 32-bit Intel 80386 ortaya çıkana kadar yaygın olarak kullanılmadı . korumalı mod içinde gerçek mod. Intel 286'yı tasarladığında, gerçek kipli uygulamalarda çoklu görev yapabilecek şekilde tasarlanmamıştı; gerçek modun, bir önyükleyici yükleyicinin sistemi hazırlaması ve ardından korumalı moda geçmesi için basit bir yol olması amaçlanmıştır; esasen, korumalı modda 80286, öncekilerle pek çok benzerliği olan yeni bir işlemci olarak tasarlandı; 80286'daki gerçek mod, 80186 CPU çekirdeğinin daha gelişmiş bir sürümünden yararlanabilecek daha küçük ölçekli sistemler için sunuldu. örneğin daha yüksek saat hızları, daha hızlı talimat yürütme (saat döngülerinde ölçülür) ve çoğullanmamış veriyolları gibi, ancak 24 bit (16 MB) bellek alanı değil.

Korumalı modu desteklemek için yeni talimatlar eklendi: ARPL, VERR, VERW, LAR, LSL, SMSW, SGDT, SIDT, SLDT, STR, LMSW, LGDT, LIDT, LLDT, LTR, CLTS. Ayrıca yeni istisnalar (dahili kesintiler) vardır: geçersiz işlem kodu, yardımcı işlemci mevcut değil, çift hata, yardımcı işlemci segment aşımı, yığın hatası, segment aşımı/genel koruma hatası ve diğerleri yalnızca korumalı mod için.

işletim sistemi desteği

80286'nın korumalı modu, kısmen bir PC'ye genişletilmiş bellek eklemenin yüksek maliyeti nedeniyle ve aynı zamanda geniş kullanıcı tabanını desteklemek için yazılım ihtiyacı nedeniyle, piyasaya sürülmesinden sonraki uzun yıllara kadar PC uygulamalarında rutin olarak kullanılmadı. 8086 PC'ler. Örneğin, 1986'da bunu kullanan tek program, PC DOS 3.0 ve 3.1'de bulunan bir RAM disk sürücüsü olan VDISK idi . Bir DOS , korumalı modda ( genişletilmiş bellek ) mevcut olan ek RAM'i ya bir BIOS çağrısı (INT 15h, AH=87h) aracılığıyla, bir RAM diski olarak ya da genişletilmiş belleğin öykünmesi olarak kullanabilir . Zorluk, eski gerçek kipteki DOS programlarının korumalı kip ile uyumsuzluğunda yatmaktadır . Önemli değişiklikler olmadan bu yeni modda doğal olarak çalışamazlardı. Korumalı modda, bellek yönetimi ve kesme işleme, gerçek moddan farklı şekilde yapıldı. Ek olarak, DOS programları tipik olarak, kendilerine ait olmayan verilere ve kod bölümlerine doğrudan erişirdi, çünkü gerçek mod, kısıtlama olmaksızın yapmalarına izin verir; aksine, korumalı modun tasarım amacı, özel erişime açıkça izin verilmedikçe programların kendi bölümleri dışındaki herhangi bir bölüme erişmesini engellemekti. Tüm programların tüm bölümlere erişmesine izin veren bir korumalı mod ortamı kurmak mümkün olsa da (tüm bölüm tanımlayıcılarını GDT'ye koyarak ve hepsine aynı ayrıcalık düzeyi atayarak), bu, korumalı modun neredeyse tüm avantajlarını zayıflattı. genişletilmiş (24 bit) adres alanı. İşletim sistemi geliştiricilerinin karşılaştığı seçim, ya sıfırdan başlamak ve eski programların büyük çoğunluğunu çalıştırmayacak bir işletim sistemi oluşturmak ya da yavaş ve çirkin bir DOS sürümü (yani, dahili bir teknikten çirkin) bulmaktı. bakış açısı) ama yine de eski programların çoğunu çalıştırırdı. Korumalı mod ayrıca, 8086 uyumlu gerçek moda göre, yeteneklerini desteklemeyi haklı çıkarmak için yeterince önemli bir performans avantajı sağlamadı; aslında, çoklu görev sırasındaki görev anahtarları dışında, bir dizi ek ayrıcalık denetimi yoluyla birçok talimatı yavaşlatarak aslında yalnızca bir performans dezavantajı sağladı. Korumalı modda, kayıtlar hala 16-bit idi ve programcı hala gerçek modda olduğu gibi 64 kB segmentlerden oluşan bir bellek haritası kullanmaya zorlandı.

Ocak 1985'te Digital Research , Intel ile işbirliği içinde geliştirilen Concurrent DOS 286 1.0 işletim sisteminin ön izlemesini yaptı . Ürün kesinlikle 80286 yerel mod (yani korumalı mod) işletim sistemi olarak işlev görecek ve kullanıcıların 8086 öykünmesi çalıştırırken çok kullanıcılı, çoklu görev işlemlerini gerçekleştirmek için korumalı moddan tam olarak yararlanmasına olanak tanıyacaktır. Bu, çipin B-1 prototip adımında çalıştı, ancak Digital Research, Mayıs ayında, Concurrent DOS 286'nın 8086 yazılımını korumalı modda çalıştırmasına izin vermeyen, üretim seviyesi C-1 adımındaki öykünmeyle ilgili sorunlar keşfetti. Concurrent DOS 286'nın piyasaya sürülmesi, Intel çipin yeni bir sürümünü geliştirene kadar ertelendi. Ağustos ayında, 80286'nın E-1 adım örnekleri üzerinde yapılan kapsamlı testlerden sonra Digital Research, Intel'in belgelenen tüm 286 hatalarını düzelttiğini kabul etti, ancak E- üzerinde çalışan Concurrent DOS 286'nın yayın öncesi sürümünde hala belgelenmemiş yonga performansı sorunları olduğunu söyledi. 1 adım. Intel, Digital Research'ün 8086 yazılımını korumalı modda taklit ederken benimsemek istediği yaklaşımın orijinal özelliklerden farklı olduğunu söyledi. Yine de, E-2 adımında, Dijital Araştırma'nın öykünme modunu çok daha hızlı çalıştırmasını sağlayacak mikro kodda küçük değişiklikler yaptılar . Adlandırılan IBM 4680 OS , IBM, başlangıçta kendi esas olarak DR Eşzamanlı DOS 286 seçti IBM 4680 , IBM Bitki Sistemi ürünleri ve için bilgisayarın noktası satış 1986. Dijital Research'ün içinde terminallerinden FlexOS 286 versiyonu 1.3, Eşzamanlı DOS 286 bir türetme oldu 1986'da geliştirildi, Ocak 1987'de tanıtıldı ve daha sonra IBM tarafından IBM 4690 OS için kabul edildi , ancak aynı sınırlamalar onu etkiledi.

Yeni Microsoft Windows ortamının 286 ile birden fazla MS-DOS uygulamasını çalıştıramayacağı açık olduğundan, sorunlar Bill Gates'in 80286'dan ünlü olarak "beyin-ölü bir çip" olarak bahsetmesine yol açtı . IBM, başlangıçta IBM ile Microsoft arasında bir ortak girişim olan OS/2'nin 286'da (ve metin modunda) çalışacağı konusunda ısrar ettiğinden, Microsoft ve IBM arasındaki bölünme .

286'nın korumalı modunu kullanan diğer işletim sistemleri Microsoft Xenix (1984 civarında), Coherent ve Minix idi . Bunlar, MS-DOS uygulamalarını veya diğer gerçek mod programlarını çalıştırmayı amaçlamadıkları için 80286 korumalı modun sınırlamaları tarafından daha az engelleniyordu. Intel , halefi 80386 yongasında korumalı modu daha fazla belleğe hitap edecek şekilde geliştirdi ve ayrıca pazarın farklılaşan ihtiyaçlarını karşılamak için korumalı mod içinde çok daha iyi MS-DOS uyumluluğu olan ayrı bir sanal 8086 modu ekledi .

Destek bileşenleri

Intel 80286 mikroişlemcisine bağlanan veri yolu arabirimi bileşenlerinin bu listesi.

  • 82258 Gelişmiş Doğrudan Bellek Erişim Denetleyicisi - Saniyede 8 MB aktarım hızı, aynı anda işlenen 32'ye kadar alt kanal, maskeleme ve karşılaştırma, doğrulama, çeviri ve montaj/sökme işlemlerini destekler. Ayrıca 16MB adresleme aralığını da destekler. Bu, 100'lük miktarlarda 170 USD karşılığında mevcuttu.
  • 82C284 Saat Jeneratörü ve Sürücüsü
  • 82288 Veri Yolu Denetleyicisi
  • 82289 Otobüs Hakemi

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar