Институт Переподготовки Кадров
Уральского Государственного Технического Университета
Кафедра микропроцессорной техники
Оценка работы
Члены комиссии
ОБЗОР ПРОЦЕССОРОВ I80X86
Курсовая работа
Пояснительная записка
Руководитель
к.т.н. доцент И. Е. Мясников
Слушатель
Группа СП-913 А. А. Соколов
ЕКАТЕРИНБУРГ
1997
СОДЕРЖАНИЕ
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ………………………………………………………………………………………… -
СОДЕРЖАНИЕ …………………………………………………………………………………………………………… 3
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………… 4
1. КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОЦЕССОРОВ ФИРМЫ INTEL …………………………… 5
1.1 ПРОЦЕССОР i8086 ……………………………………………………………………………… 4
1.2 ПРОЦЕССОР i8088 ……………………………………………………………………………… 6
1.3 ПРОЦЕССОР i80286 …………………………………………………………………………… 8
1.4 ПРОЦЕССОР i80386 …………………………………………………………………………… 10
2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ i80286 ……………………………………………… 11
2.1 Режим реальной адресации ……………………………………………………… 12
2.2 Режим защиты …………………………………………………………………………………… 13
2.3 Сопроцессор i80287 ……………………………………………………………………… 14
2.3.1 Условия программирования i80287 ……………………… 15
3. Основные характеристики i80386 ……………………………………………… 16
3.1 32-битная архитектура ……………………………………………………………… 17
3.2 Высокопроизводительная технология ……………………………… 18
3.3 Обеспечение работы с виртуальной памятью …………… 20
3.4 Механизмы защиты……………………………………………………………………………… 21
3.5 Совместимость с микропроцессорами 8086/80286…… 22
3.6 Способы адресации…………………………………………………………………………… 23
3.7 Главные типы данных……………………………………………………………………… 24
3.7.1 Типы данных математического сопроцессора… 25
заключение …………………………………………………………………………………………………………… 26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………………………………………… 27
ВВЕДЕНИЕ
Процессоры фирмы INTEL являются не самым лучшим решением для персональных компьютеров, но благодаря тому, что i80х86 наследуют все свойства предыдущих моделей - они получили самое широкое распространение в мире. Наряду с INTEL аналогичные процессоры выпускают и другие фирмы - AMD, Texas Instruments, Cyrix, NexGen, Motorola и другие. Многие из них отличаются не только количеством элементов на кристалле, но и системой команд, архитектурой.
1. КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОЦЕССОРОВ ФИРМЫ INTEL
1.1 ПРОЦЕССОР i8086
В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором i8086. Размер его регистров был увеличен в два раза, что дало возможность увеличить производительность в 10 раз по сравнению с 8080. Кроме того, размер информационных шин был увеличен до 16 разрядов, что дало возможность увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него в два раза. Размер его адресной шины также был существенно увеличен - до 20 бит. Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти. Как прямой потомок i8080, i8086 унаследовал большую часть множества его команд. Регистры этого процессора были разработаны таким образом, что они могли обрабатывать как 16-ти битные значения, так и 8-ми битные - также как это делал i8080. Память i8086 была также доработана специальным образом. Весь мегабайт оперативной памяти не представлялся единым полем, а был разделен на 16 сегментов величиной по 64К. Таким образом, память 8086 можно было представить, как объединенную вместе память нескольких i8080. i8086 работал с каждым сегментом по отдельности, не позволяя большим информационным структурам переходить через границы сегментов. В некотором смысле i8086 опередил свое время. Малые компьютеры основывались на 8-ми битной архитектуре, память была очень дорога, требовались дополнительные 16-ти битные микросхемы. Использование этого процессора предполагалось в 16-ти битных устройствах, которые не оправдывали свою цену в то время.
1.2 ПРОЦЕССОР i8088
Через год после презентации 8086, Intel объявил о разработке микропроцессора i8088. Он являлся очень похожим на i8086:
16-битные регистры, 20 адресных линий, тот же набор команд - все то же, за исключением одного, - шина данных была уменьшена до 8 бит. Это позволяло полностью использовать широко распространенные в то время 8-битные элементы технического обеспечения.
Как шаг назад в истории разработки микропроцессоров i8088 мог потеряться в истории, как это было с i8085, не реши IBM реализовать свой первый персональный компьютер на его базе. Выбор IBM был объясним. Восьми битная шина данных позволяла использовать имеющиеся на рынке микросхемы. Шестнадцати битная внутренняя структура давала
важные преимущества по сравнению с существующими микропроцессорами. Как приемник 80-го микропроцессора, i8088 мог понимать незначительно доработанные программы, работающие с CP/M. По большому счету, все эти преимущества были временными, а в некоторых случаях и иллюзорными. Но восьми битный чип был еще и не дорогим. Последнее явилось более важным аргументом, чем 16-битные регистры и легко адаптируемые программы CP/M. Итак, i8088 явился базой для разработки семейства
малых компьютеров. Он подготовил почву для быстрого создания совместимых настольных компьютеров.
Потенциально 8086 был в два раза производительней, и почти полностью совместим с i8088. Микропроцессоры i8088 и i8086 совместимы, но не взаимозаменяемы. Восемь дополнительных бит данных требовали 8-ми дополнительных проводов. Таким образом подключение этих двух микросхем было различным. Компьютер разрабатывался либо под один микропроцессор, либо под другой.
Вот некоторые выдержки из технического описания IBM PC XT:
Сердцем системной платы является микропроцессор Intel 8088. Этот процессор представляет собой версию 16 - битного процессора Intel 8086 с 8-битным выходом на внешнюю магистраль и является программно совместимым с процессором 8086. Таким образом, 8088 поддерживает 16-битные операции, включая умножение и деление, и поддерживает 20-битную адресацию (до 1 Мбайта памяти). Он также работает в максимальном режиме. Поэтому в систему может быть добавлен сопроцессор. Процессор работает с тактовой частотой 4.77 МГц. Эта частота, которая получается из частоты кварцевого генератора
14.31818 МГц, делится на 3 тактовым генератором процессора и на 4 для получения сигнала цветности 3.58 МГц, необходимого для цветного телевидения. При тактовой частоте 4.77МГц цикл обмена по магистрали
8088 составляет четыре периода по 210 нс. или 840 нс. Цикл вода/вывода требует пяти тактов по 210 нс. и составляет 1.05 мкс.
Процессор поддерживается набором многофункциональных устройств обеспечивая четыре канала 20-битного прямого доступа к памяти, три 16-битных канала таймеров-счетчиков и восемь приоритетных уровней прерывания...
ЦП 8088 компьютера IBM PC производит выборку команды по адресу, интерпретирует ее, выполняет действие, требуемое этой командой, (например, сложение двух чисел), затем переходит к выполнению следующей команды. Если следующая команда не направит процессор 8088 непосредственно к определенной ячейке памяти, чтобы выполнить записанную там команду, процессор будет двигаться от одной команды к другой по ячейкам памяти, расположенным последовательно (шаг за шагом). Наиболее существенная разница между пошаговым выполнением программы (последовательности команд) и пошаговой работой компьютера заключается в том, что компьютер IBM может выполнять около миллиона таких шагов в секунду...
По мере того, как появились микропроцессоры, состоящие из многих тысяч дискретных элементов, появилась возможность реализации дополнительных функций в рамках одной микросхемы. При разработке компьютера, помимо микропроцессора, используются и другие дополнительные устройства: контроллеры прерываний, таймеры и контроллеры шин. Функции этих устройств технически можно реализовать в одном корпусе с микропроцессором. Однако эти возможности никогда не реализуются на практике. Микропроцессор, как и все дополнительные устройства, может использоваться не только в компьютерах.
По мере развития компьютерной индустрии, рынком была проведена оптимизация разделения функций между устройствами. И каждое устройство развивалось в направлении реализации своих функций. Intel продолжал совершенствовать свои микропроцессоры. В 1982 году был представлен микропроцессор i80186. Этот чип стал базовым для создания целого ряда совместимых компьютеров и реализации турборежима. Так же был создан микропроцессор i80188 - приемник i8088.
1.3 ПРОЦЕССОР i80286
Презентация IBM персонального компьютера AT в 1984 году сфокусировала все внимание на другой микропроцессор - i80286. Сам по себе микропроцессор был представлен еще в 1982 году. Естественно у 8086 и 80286 много общего, но i80286 обладает такими дополнительными качествами, которые сразу привлекли пристальное внимание всех связанных с компьютерной индустрией. Новый микропроцессор использует
полную 16-разрядную шину данных и 16-битные внутренние регистры. Он был разработан для работы с частотой в 6 Мгц, а затем 8 и 10 Мгц. Более того, i80286 способен реализовывать свои функции быстрее, чем это следует из простого роста частоты.
В конечном счете, самым большим преимуществом i80286 было то, что он имел способность работать с дополнительной памятью. Вместо 20-разрядной адресной шины i8088/i8086, i80286 имел 24-разрядную шину. Эти дополнительные 4 разряда давали возможность увеличить максимум адресуемой памяти до 16 М.
i80286 позволил также использовать виртуальную память. Название говорит само за себя, что виртуальная память организуется не на каких-то отдельных физических чипах. Более того, информация хранится где-то во внешней памяти, но система обеспечивает к ней прямой доступ. i80286 снабжен специальными средствами, которые дают ему возможность отличать, к реальной или виртуальной памяти относится