Процессоры фирмы Intel

Современная микропроцессорная технология фирмы Intel.

Достижения фирмы Intel в искусстве проектирования и производства полупроводников делают возможным производить мощные микропроцессоры в все более малых корпусах.

Разработчики микропроцессоров в настоящее время работают с комплементарным технологическим процессом метал-оксид полупроводник (CMOS) с разрешением менее, чем микрон.

Использование субмикронной технологии позволяет разработчикам фирмы Intel располагать больше транзисторов на каждой подложке.

Это сделало возможным увеличение количества транзисторов для семейства X86 от 29,000 в 8086 процессоре до 1,2 миллионов в процессоре Intel486 DX2, с наивысшим достижением в Pentium процессоре.

Выполненный по 0.8 микронной BiCMOS технологии, он содержит 3.1 миллиона транзисторов.

Технология BiCMOS объединяет преимущества двух технологий: биполярной (скорость) и CMOS (малое энергопотребление).

С помощью более чем в два раза большего количества транзисторов Pentium процессора по сравнению с Intel486, разработчики поместили на подложке компоненты, ранее располагавшимися снаружи процессора.

Наличие компонентов внутри уменьшает время доступа, что существенно увеличивает производительность.

0.8 микронная технология фирмы Intel использует трехслойный металл и имеет уровень, более высокий по сравнению с оригинальной 1.0 микронной технологией двухслойного металла, используемой в процессоре Intel486.

Первые процессоры фирмы Intel.

За 20-летнюю историю развития микропроцессорной техники, ведущие позиции в этой области занимает американская фирма Intel (INTegral ELectronics).

До того как фирма Intel начала выпускать микрокомпьютеры, она разрабатывала и производила другие виды интегральных микросхем.

Главной ее продукцией были микросхемы для калькуляторов.

В 1971 г. она разработала и выпустила первый в мире 4-битный микропроцессор 4004.

Фирма первоначально продавала его в качестве встроенного контроллера (что-то вроде средства управления уличным светофором или микроволновой печью).

4004 был четырехбитовым, т.е. он мог хранить, обрабатывать и записывать в память или считывать 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 выпустила 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 применяется во многих бытовых персональных компьютерах и разнообразных контроллерах.

С чипом 8080 также связано появление стека внешней памяти, что позволило использовать программы любой вложенности.

Процессор 8080 был основной частью первого небольшого компьютера, который получил широкое распространение в деловом мире.

Операционная система для него была создана фирмой Digital Research и называлась Control Program for Microcomputers (CP/M).

Процессор 8086/88.

В 1979 г. фирма Intel первой выпустила 16-битный микропроцессор 8086, возможности которого были близки к возможностям процессоров миникомпьютеров 70-х годов.

Микропроцессор 8086 оказался "прародителем" целого семейства, которое называют семейством 80x86 или х86.

Несколько позже появился микропроцессор 8088, архитектурно

повторяющий микропроцессор 8086 и имеющий 16-битный внутренние регистры, но его внешняя шина данных составляет 8 бит.

Широкой популярности микропроцессора способствовало его применение фирмой IBM в персональных компьютерах PC и PC/XT.

Процессор 80186/88.

В 1981 г. появились микропроцессоры 80186/80188, которые сохраняли базовую архитектуру микропроцессоров 8086/8088, но содержали на кристалле контроллер прямого доступа к памяти, счетчик/таймер 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.

Процессор 80286.

Следующим крупным шагом в разработке новых идей стал микропроцессор 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 виртуального адреса (Protected Virtual Adress Mode) или P-режиме предоставляет программисту много новых возможностей и средств.

Среди них можно отметить расширенное адресное пространство памяти 16 Мбайт, появление дескрипторов сегментов и дескрипторных таблиц, наличие защиты по четырем уровням привилегий, поддержку организации виртуальной памяти и мультизадачности.

Процессор 80286 применяется в ПК PC/AT и младших моделях PS/2.

Процессор 80386.

При разработке 32-битного процессора 80386 потребовалось решить две основные задачи - совместимость и производительность.

Первая из них была решена с помощью эмуляции микропроцессора 8086 - режим реального адреса (Real Adress Mode) или R-режим.

В Р-режиме процессор 80386 может выполнять 16-битные программы (код) процессора 80286 без каких-либо дополнительных модификаций.

Вместе с тем, в этом же режиме он может выполнять свои "естественные" 32-битные программы, что обеспечивает повышение производительности системы.

Именно в этом режиме реализуются все новые возможности и средства процессора 80386, среди которых можно отметить масштабированную индексную адресацию памяти, ортогональное использование 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 гигабитное (2 байт) физическое адресное пространство и внутреннее обеспечение работы со страничной виртуальной памятью.

Несмотря на введение в него последних достижений микропроцессорной 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 переключаться в выполнении программ, управляемых различными операционными системами, например, UNIX и MS-DOS.

Это свойство позволяет производителям оригинальных систем непосредственно вводить прикладное программное обеспечение для 16-битных машин в системе на базе 32-битных микропроцессоров.

Операционная система P-режима может создавать задачу, которая может работать в режиме виртуального процессора 8086 (Virtual 8086 Mode) или V-режим.

Прикладная программа, которая выполняется в этом режиме, полагает, что она работает на процессоре 8086.

32-битная архитектура 80386 обеспечивает программные ресурсы, необходимые для поддержки "больших " систем, характеризуемых операциями с большими числами, большими структурами данных, большими программами (или большим числом программ) и т.п.

Физическое адресное пространство 80386 состоит из 2 байт или 4 гбайт; его логическое адресное пространство состоит из 2 байт или 64 терабайт (тбайт).

Восемь 32-битных общих регистров 80386 могут быть взаимозаменяемо использованы как операнды команд и как переменные различных способов адресации.

Типы данных включают в себя 8-, 16- или 32-битные целые и порядковые, упакованные и неупакованные десятичные, указатели, строки бит, байтов, слов и двойных слов.

Микропроцессор 80386 имеет полную систему команд для операций над этими типами данных, а также для управления выполнением программ.

Способы адресации 80386 обеспечивают эффективный доступ к элементам стандартных структур данных: массивов, записей, массивов записей и записей, содержащих массивы.

Микропроцессор 80386 реализован с помощью технологии фирмы Intel CH MOSIII - технологического процесса, объединяющего в себе возможности высокого быстродействия технологии HMOS с малым потреблением технологии кмоп.

Использование геометрии 1,5 мкм и слоев металлизации дает 80386 более 275000 транзисторов на кристалле.

Сейчас выпускаются оба варианта 80386, работающих на частоте I2 и I6 мгц без состояний ожидания, причем вариант 80386 на 16 мгц обеспечивает скорость работы 3-4 миллиона операций в секунду.

Микропроцессор 80386 разделен внутри на 6 автономно и параллельно работающих блоков с соответствующей синхронизацией.

Все внутренние шины, соединяющие эти блоки, имеют разрядность 32 бит.

Конвейерная организация функциональных блоков в 80386 допускает временное наложение выполнения различных стадий команды и позволяет одновременно выполнять несколько операций.

Кроме конвейерной обработки всех команд, в 80386 выполнение ряда важных операций осуществляется специальными аппаратными узлами.

Блок умножения/деления 80386 может выполнять 32-битное умножение за 9-41 такт синхронизации, в зависимости от числа значащих цифр; он может разделить 32-битные операнды за 38 тактов (в случае чисел без знаков) или за 43 такта (в случае чисел со знаками).

Регистр группового сдвига 80386 может за один такт сдвигать от 1 до 64 бит. Обращение к более медленной памяти (или к устройствам ввода/вывода) может производиться с использованием конвейерного формирования адреса для увеличения времени установки данных после адреса до 3 тактов при сохранении двухтактных циклов в процессоре.

Вследствие внутреннего конвейерного формирования адреса при исполнении команды, 80386, как правило, вычисляет адрес и определяет следующий магистральный цикл во время текущего магистрального цикла.

Узел конвейерного формирования адреса передает эту опережающую информацию в подсистему памяти, позволяя, тем самым, одному банку памяти дешифрировать следующий магистральный цикл, в то время как другой банк реагирует на текущий магистральный цикл.

Процессор 80486.

В 1989 г. Intel представила первого представителя семейства 80х86, содержащего более миллиона транзисторов в чипе.

Этот чип во многом сходен с 80386.

Он на 100% программно совместим с микропроцессорами 386(ТМ) DX & SX.

Один миллион транзисторов объединенной кэш-памяти (сверхбыстрой оперативной памяти), вместе с аппаратурой для выполнения операций с плавающей запятой и управлением памяти на одной микросхеме, тем не менее, поддерживают программную совместимость с предыдущими членами семейства процессоров архитектуры 86.

Часто используемые операции выполняются за один цикл, что сравнимо со скоростью выполнения RISC-команд.

Восьмикилобайтный унифицированный кэш для кода и данных, соединенный с шиной пакетного обмена данными со скоростью 80/106 Мбайт/сек при частоте 25/33 МГерц гарантируют высокую производительность системы даже с недорогими дисками (DRAM). Новые возможности расширяют многозадачность систем.

Новые операции увеличивают скорость работы с семафорами в памяти.

Оборудование на микросхеме гарантирует непротиворечивость кэш-памяти и поддерживает средства для реализации многоуровневого кэширования.

Встроенная система тестирования проверяет микросхемную логику, кэш-память и микросхемное постраничное преобразование адресов памяти.

Возможности отладки включают в себя установку ловушек контрольных точек в выполненяемом коде и при доступе к данным.

Процессор i486 имеет встроенный в микросхему внутренний кэш для хранения 8 Кбайт команд и данных.

Кэш увеличивает быстродействие системы, отвечая на внутренние запросы чтения быстрее, чем при выполнении цикла чтения оперативной памяти по шине.

Это средство уменьшает также использование процессором внешней шины.

Внутренний кэш прозрачен для работающих программ.

Процессор i486 может использовать внешний кэш второго уровня вне микросхемы процессора.

Обычно внешний кэш позволяет увеличить быстродействие и уменьшить полосу пропускания шины, требуемую процессором i486.

-> Квесты -> Софт -> Симуляторы -> Для детей -> Аркады -> Экшн -> Ролевые игры (RPG) -> Стратегии На PORTA.ru ОГРОМНЫЙ выбор портативной техники: MD-плееры CD-плееры MP3-плееры Кассетные плееры Диктофоны Радио Цифр. камеры Сотовые Дешевые ноутбуки