Главная/

Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства. /

Микропроцессоры для пользователей

технологией двухслойного ме-

талла, используемой в процессоре Intel486.

3.2. Первые процессоры фирмы Intel.

За 20-летнюю историю развития микропроцессорной техники ве-

дущие позиции в этой области занимает американская фирма Intel

(INTegral ELectronics). До того как фирма Intel начала выпускать

микрокомпьютеры, она разрабатывала и производила другие виды интег-

ральных микросхем. Главной ее продукцией были микросхемы для кальку-

ляторов. В 1971 г. она разработала и выпустила первый в мире 4-бит-

ный микропроцессор 4004. Фирма первоначально продавала его в качес-

тве встроенного контроллера (что-то вроде средства управления улич-

ным светофором или микроволновой печью). 4004 был четырехбитовым,

т.е. он мог хранить, обрабатывать и записывать в память или считы-

вать из нее четырехбитовые числа. После чипа 4004 появился 4040, но

4040 поддерживал внешние прерывания. Оба чипа имели фиксированное

число внутренних индексных регистров. Это означало, что выполняемые

программы были ограничены числом вложений подпрограмм до 7.

В 1972 г., т.е. спустя год после появления 4004, Intel вы-

пустила очередной процессор 8008, но подлинный успех ей принес

8-битный микропроцессор 8080, который был объявлен в 1973 г. Этот

микропроцессор получил очень широкое распространение во всем мире.

Сейчас в нашей стране его аналог - микропроцессор KP580ИК80 приме-

няется во многих бытовых персональных компьютерах и разнообразных

контроллерах. С чипом 8080 также связано появление стека внешней па-

мяти, что позволило использовать программы любой вложенности.

Процессор 8080 был основной частью первого небольшого ком-

пьютера, который получил широкое распространение в деловом мире.

Операционная система для него была создана фирмой Digital Research и

называлась Control Program for Microcomputers (CP/M).

3.3. Процессор 8086/88.

В 1979 г. фирма Intel первой выпустила 16-битный микропро-

цессор 8086, возможности которого были близки к возможностям процес-

соров миникомпьютеров 70-х годов. Микропроцессор 8086 оказался "пра-

родителем" целого семейства, которое называют семейством 80x86 или

х86.

Hесколько позже появился микропроцессор 8088, архитектурно

повторяющий микропроцессор 8086 и имеющий 16-битный внутренние ре-

гистры, но его внешняя шина данных составляет 8 бит. Широкой попу-

лярности микропроцессора способствовало его применение фирмой IBM в

персональных компьютерах PC и PC/XT.

3.4. Процессор 80186/88.

В 1981 г. появились микропроцессоры 80186/80188, которые

сохраняли базовую архитектуру микропроцессоров 8086/8088, но содер-

жали на кристалле контроллер прямого доступа к памяти, счетчик/тай-

мер и контроллер прерываний. Кроме того, была несколько расширена

система команд. Однако широкого распространения эти микропроцессоры

(как и персональные компьютеры PCjr на их основе), не получили.

3.5. Процессор 80286.

Следующим крупным шагом в разработке новых идей стал микроп-

роцессор 80286, появившийся в 1982 году. При разработке были учтены

достижения в архитектуре микрокомпьютеров и больших компьютеров.

Процессор 80286 может работать в двух режимах: в режиме реального

адреса он эмулирует микропроцессор 8086, а в защищенном режиме вир-

туального адреса (Protected Virtual Adress Mode) или P-режиме пре-

доставляет программисту много новых возможностей и средств. Среди

них можно отметить расширенное адресное пространство памяти 16

Мбайт, появление дескрипторов сегментов и дескрипторных таблиц, на-

личие защиты по четырем уровням привелегий, поддержку организации

виртуальной памяти и мультизадачности. Процессор 80286 применяется в

ПК PC/AT и младших моделях PS/2.

3.6. Процессор 80386.

При разработке 32-битного процессора 80386 потребовалось ре-

шить две основные задачи - совместимость и производительность. Пер-

вая из них была решена с помощью эмуляции микропроцессора 8086 - ре-

жим реального адреса (Real Adress Mode) или R-режим.

В Р-режиме процессор 80386 может выполнять 16-битные прог-

раммы (код) процессора 80286 без каких-либо дополнительных модифика-

ций. Вместе с тем, в этом же режиме он может выполнять свои "естес-

твенные" 32-битные программы, что обеспечивает повышение производи-

тельности системы. Именно в этом режиме реализуются все новые воз-

можности и средства процессора 80386, среди которых можно отметить

масштабированную индексную адресацию памяти, ортогональное использо-

вание регистров общего назначения, новые команды, средства отладки.

Адресное пространство памяти в этом режиме составляет 4 Гбайт.

Микропроцессор 80386 дает разработчику систем большое число

новых и эффективных возможностей, включая производительность от 3 до

4 миллион операций в секунду, полную 32-битную архитектуру, 4 гига-

битное (2 байт) физическое адресное пространство и внутреннее обес-

печение работы со страничной виртуальной памятью.

Несмотря на введение в него последних достижений микропро-

цессорной техники, 80386 сохраняет совместимость по объектному коду

с программным обеспечением, в большом количестве написанным для его

предшественников, 8086 и 80286. Особый интерес представляет такое

свойство 80386, как виртуальная машина, которое позволяет 80386 пе-

реключаться в выполнении программ, управляемых различными операцион-

ными системами, например, UNIX и MS-DOS. Это свойство позволяет

производителям оригинальных систем непосредственно вводить приклад-

ное программное обеспечение для 16-битных машин в системе на базе

32-битных микропроцессоров. Операционная система P-режима может соз-

давать задачу, которая может работать в режиме виртуального процес-

сора 8086 (Virtual 8086 Mode) или V-режим. Прикладная программа, ко-

торая выполняется в этом режиме, полагает, что она работает на про-

цессоре 8086.

32-битная архитектура 80386 обеспечивает программные ресур-

сы, необходимые для поддержки "больших " систем, характеризуемых

операциями с большими числами, большими структурами данных, больши-

ми программами (или большим числом программ) и т.п. Физическое ад-

ресное пространство 80386 состоит из 2 байт или 4 гбайт; его логи-

ческое адресное пространство состоит из 2 байт или 64 терабайт

(тбайт). Восемь 32-битных общих регистров 80386 могут быть взаимоза-

меняемо использованы как операнды команд и как переменные различных

способов адресации. Типы данных включают в себя 8-, 16- или 32-бит-

ные целые и порядковые, упакованные и неупакованные десятичные, ука-

затели, строки бит, байтов, слов и двойных слов. Микропроцессор

80386 имеет полную систему команд для операций над этими типами дан-

ных, а также для управления выполнением программ. Способы адресации

80386 обеспечивают эффективный доступ к элементам стандартных струк-

тур данных: массивов, записей, массивов записей и записей, содержа-

щих массивы.

Микропроцессор 80386 реализован с помощью технологии фирмы

Intel CH MOSIII - технологического процесса, объединяющего в себе