Процессоры

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).

3.3. 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.

Hесколько 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.

3.4. 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.

3.5. 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.

3.6. 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.

3.7. Процессор 80486.

В 1989 г. Intel представила первого представителя семейства 80х86,

содержащего более миллиона (а точнее, 1,2 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 8Кбайт

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.

3.7.1.Процессор i486SX

Появление нового микропроцессора i486SX фирмы Intel вполне можно считать

одним из важнейших событий 1991 года. Уже

предварительные испытания показали, что компьютеры на базе i486SX с

тактовой частотой 20 МГц работают быстрее (примерно на 40%) компьютеров,

основанных на i80386DX с тактовой частотой 33 МГц. Микропроцессор i486SX,

подобно оригинальному i486DX, содержит на кристалле и кэш-память, а вот

математический сопроцессор у него заблокирован. Значительная экономия

(благодаря исключению затрат на тестирование сопроцессора) позволила фирме

Intel существенно снизить цены на новый микропроцессор. Надо сказать, что

если микропроцессор i486DX был ориентирован на применение в сетевых

серверах и рабочих станциях, то i486SX послужил отправной точкой для

создания мощных настольных компьютеров. Вообще говоря, в семействе

микропроцессоров i486 предусматривается несколько новых возможностей для

построения мультипроцессорных систем: соответствующие команды поддерживают

механизм семафоров памяти, аппаратно - реализованное выявление

недостоверности строки кэш-памяти обеспечивает согласованность между

несколькими модулями кэш-памяти и т.д. Для микропроцессоров семейства i486

допускается адресация физической памяти размером 64 Тбайт

3.8. Intel OverDrive процессор.

Возможность постоянного совершенствования. Пользователи персональных

компьютеров все чаще сталкиваются с этим по мере все возрастающих

требований к микропроцессорам со стороны аппаратного и программного

обеспечения. Фирма Intel уверена: лучшая стратегия совершенствования -

первоначально заложенная в систему возможность модернизации, модернизации

согласно вашим нуждам. Впервые в мире такая возможность предоставляется

нашим потребителям. Фирма Intel приступила к выпуску Intel OverDrive

процессора, открывающего новую категорию мощных сопроцессоров. После

простой установки этого сопроцессора на плату резко вырастет скорость

работы всей системы и прикладных программ в MS-DOS, Windows, OS/2,

Windows'95 и UNIX.

С помощью этой одной-единственной микросхемы Вы сразу же сможете

воспользоваться преимуществами новой стратегии фирмы Intel, заложенной в

нашей продукции. Когда настанет неотвратимый момент, когда Вам потребуется

производительность большая, чем у Вашего компьютера, то все, что Вам будет

нужно - это вставить OverDrive процессор в Вашу систему - и пользоваться

преимуществами, которые даст Вам новая микропроцессорная технология фирмы

Intel. Более чем просто модернизация, OverDrive процессор - это стратегия

защиты Ваших настоящих и будущих вкладов в персональные компьютеры.

Intel OverDrive процессор гарантирует Вам отвечающую стандартам и

экономичную модернизацию. Всего лишь одна микросхема увеличит

вычислительную мощь Вашего компьютера до требований самого современного

программного обеспечения и даже тех программ, которые еще не написаны, в MS-

DOS, в Windows, в PS/2, в UNIX, от AutoCAD - до WordPerfect.

Итак, наш первый микропроцессор в серии Single Chip Upgrade

(Качественное улучшение - одной микросхемой) - это OverDrive процессор для

систем на основе Intel i486SX. Установленный в OverDrive – разъем, этот

процессор позволяет системе i486SX использовать новейшую технологию

"удвоения скорости", используемую в процессоре i486DX2, и дающую общее

увеличение производительности до 70%. OverDrive процессор для систем i486SX

содержит модуль операций над целыми числами, модуль операций над числами с

плавающей точкой, модуль управления памятью и 8К кэш-памяти на одном

кристалле, работающем на частоте, в два раза превышающей тактовую частоту

системной шины. Это уникальное свойство позволяет Вам удвоить тактовую

частоту Вашей системы, не тратясь на покупку и установку других

дополнительных компонентов. OverDrive процессор удвоит, например,

внутреннюю частоту МП i486SX 25 МГц до 50 МГц.

Хотя Intel OverDrive - это совершенно новая технология качественной

модернизации, в нем узнаются и фамильные черты Intel. Изготовленный и

испытанный в соответствии с жесткими стандартами Intel, OverDrive

отличается зарекомендовавшими себя свойствами продукции Intel: качеством и

надежностью. OverDrive обеспечен постоянной гарантией и привычным сервисом

и поддержкой во всем мире. OverDrive полностью совместим более чем с 50000

прикладных программ. OverDrive процессор для i486SX - только первый из

наших новых процессоров. Во втором полугодии 1992 года мы выпустим

OverDrive процессор для систем i486DX2, самих по себе представляющих новое

поколение технологии МП. Мощный и доступный, OverDrive процессор проложит

для Вас непрерывный путь к качественно новым уровням производительности

персональных компьютеров.

Hекоторые результаты лабораторных испытаний Intel OverDrive

процессора:

1. Работа с Microsoft Word for Windows 6.1 в среде Windows

3.0, популярным текстовым процессором.

Тест исполнялся на системе с i486SX 20 МГц с файлом 330 КВ.

WordPerfect, преобразованном в формат Windows Word, было выполнено 648

контекстных поисков и замен, проверка правописания во всем файле, затем

файл был сохранен.

Время исполнения:

i486SX без OverDrive =107 с

---------------------------- ВЫИГРЫШ = 57%

i486SX с OverDrive = 68 с

2. Работа с Lotus 1-2-3 Release 3.0, электронной таблице,

приближающейся по возможностям к интегрированной среде, обладающей широким

выбором аналитических, экономических и статистических функций.

Тест исполнялся на i486SX 20 МГц с таблицей объемом 433К на 10000

ячеек, которая была загружена и пересчитана. Кроме того, был обработан

большой блок текстовых данных.

Время исполнения:

i486SX без OverDrive=250 с

---------------------------- ВЫИГРЫШ = 481%

i486SX с OverDrive = 43 с

i486SX с i487SX = 72 с

---------------------------- ВЫИГРЫШ = 67%

i486SX c OverDrive = 43 c

3. Работа с AutoCAD, популярной системой САПР.

Тест исполнялся на i486SX 20 МГц с трехмерным архитектурным чертежом,

над которым выполнялись операции перечеркивания, панорамирования,

масштабирования, удаления скрытых линий и повторной генерации файла во

внешнем формате.

Время исполнения:

i486SX с i487SX = 162 с

---------------------------- ВЫИГРЫШ = 45%

i486SX c OverDrive = 112 c

А вот что говорят об OverDrive процессоре те, кому уже

посчастливилось поработать с ним:

Брент Грэхэм: (специалист по автоматизации офисов, US Bank, Портленд)

"С теми возможностями модернизации, которые предоставляет Intel 486, я не

вижу причин не использовать OverDrive процессор. Что касается его установки

в систему, то с этим справится даже мой 10-летний сынишка."

Билл Лодж: (руководитель проектной группы,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8