Intel 8086: различия между версиями

Материал из Old-Games.RU Wiki
Перейти к навигации Перейти к поиску
(Новая: В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором 8086. Размер его регистров был увелич...)
 
 
(не показано 15 промежуточных версий 5 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором 8086. Размер его регистров был увеличен в два раза, что давало возможность увеличить производительность в 10 раз по сравнению с 8080. Кроме того, размер информационных шин был увеличен до 16 бит, что давало возможность увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него в два раза. Размер его адресной шины был также существенно увеличен — до 20 бит. Это позволило 8086-му прямо контролировать 1 млн. байт — 1 Мгб оперативной памяти.
+
[[Файл:8086.png|thumb|250px|i8086 в двух вариантах — оригинальный от Siemens 1988 г.в. (вариант на 10 МГц) и советский КР1810ВМ86 1989 г.в., ПО «Родон» г. Ивано-Франковск (Украинская ССР).]]
−
Как прямой потомок 8080 и двоюродный брат Z80, 8086 унаследовал большую часть множества их микрокоманд. Как 8080 понимал команды 8008, микропроцессор 8086 понимал микрокод 8080. Регистры нового микропроцессора были разработаны таким образом, что они могли обрабатывать как 16-битные значения, так и 8-битные — точно так же,как это делал 8080.
+
 
 +
Intel 8086 — 16-разрядный микропроцессор, разработанный фирмой Intel в 1978 году. Стал родоначальником архитектуры x86 и, наверное, самым коммерчески успешным 16-разрядным микропроцессором.
  
 
__TOC__
 
__TOC__
  
−
===Сегментация памяти===
+
=== Описание ===
−
Память 8086 была также доработана специальным образом. Весь мегабайт оперативной памяти не представлялся единым полем, а был разделен на 16 сегментов, каждый величиной в 64К. Таким образом, память 8086 можно было представить как объединенную вместе память нескольких 8080. 8086 работал с каждым сегментом по отдельности, не позволяя большим информационным структурам переходить через границы сегментов. (Во всяком случае, это было сделать совсем непросто).
+
8086 представляет собой, по сути, глубочайшую модернизацию [[Intel 8080|8080]]. При этом перед разработчиками не стояло задачи сохранить обратную совместимость с предшественником — [[Intel 8080|8080]] использовался лишь как фундамент. Кроме удвоения разрядности шины данных и, соответственно, АЛУ, разрядность шины адреса была увеличена до 20 разрядов, что дало возможность адресовать до 1 Мб памяти. Разумеется, что при ограниченном числе выводов (все еще использовался корпус DIP-40) шины данных и адреса были мультиплексированы. Это снижало скорость работы, но это частично нивелировалось повышенной в сравнении с 8080 и 8085 тактовой частотой. Базовый 8086 мог работать на частотах до 5 МГц, а последующие версии 8086-1 и 8086-2 — 10 и 8 МГц соответственно. Разработчики процессора использовали и то, что некоторые команды обрабатываются процессором за меньшее число машинных циклов, чем обращение к данным или памяти (это занимает минимум 4 МЦ), и ввели специальный 6-байтный регистр, данные в котором могли обрабатываться короткими командами во время чтения шин данных и/или адреса.
−
В некотором смысле Intel 8086 опередил свое время. Малые компьютеры основывались на 8-битной архитектуре, память была очень дорога (поэтому 1Мгб памяти казался непозволительной роскошью), требовались дополнительные 16-битные микросхемы. Использование этого микропроцессора предполагалось в 16-битных устройствах, которые не оправдывали свою цену в то время.
+
 
 +
Техпроцесс изготовления кристалла — 3 мкм (как у [[Intel 8085|8085]]), технология N-МОП, число транзисторов на кристалле порядка 29000. Как и 8085, 8086 требует для работы только одно напряжение питания +5 вольт.
 +
 
 +
=== Аналоги ===
 +
Процессор 8086 производили во множестве стран мира. Не был он обойден стороной и в СССР. К 1985 году была разработан МПК<ref>микропроцессорный комплект - номенклатура микросхем, включавшая в себя центральный процессор и его основные периферийные устройства, разработанные специально для данного микропроцессора</ref> серии 1810, ставший аналогом МПК 8086. В нее входили процессор 1810ВМ86 (аналог 8086), 1810ВМ88 (аналог 8088) и периферийные устройства. 1810ВМ86 в конце 80-х был модернизирован, новая версия получила обозначение 1810ВМ86М и могла работать на частоте до 8 МГц (как 8086-2), а также получила несколько дополнительных команд из 80286 и несколько иных улучшений. В 1989-1990 году Киевским НИИ микроприборов была разработана серия К1834 - КМОП версии микросхем из серий 580 и 1810, в этой серии в числе прочих выпускалась микросхема КР1834ВМ86 - КМОП-вариант 8086.
 +
 
 +
Микросхемы 1810 серии существуют в вариантах для народнохозяйственного применения, так и для специальной аппаратуры в металлокерамических корпусах. Также, 8086 выпускался в НРБ под обозначением CM688A.
 +
 
 +
=== Периферия ===
 +
8086 стал первым массовым 16-разрядным микропроцессором в номенклатуре изделий Intel. К нему было разработано большое количество периферийных ИМС. Сохранялась и частичная совместимость с периферией МПК [[Intel 8080|8080]] и [[Intel 8085|8085]]. Некоторые из микросхем для обвязки 8086 приведены ниже.
  
−
===8088 — шаг назад===
+
{| class="wikitable"
−
Через год после презентации 8086, Intel объявил о разработке микропроцессора 8088. Он являлся близнецом 8086: 16-битные регистры, 20 адресных линий, тот же набор микрокоманд — все то же,за исключением одного, — шина данных была уменьшена до 8 бит. Это позволяло полностью использовать широкораспространенные в то время 8-битные элементы технического обеспечения.
+
|-
−
Как шаг назад в истории разработки микропроцессоров, Intel 8088 мог потеряться в истории, как это было с Intel 8085, не реши IBM реализовать свой первый персональный компьютер на его базе. Выбор IBM объясним. Восьмибитная шина данных позволяла использовать имеющиеся на рынке широкораспространенные микросхемы. Шестнадцатибитная внутренняя структура давала важные преимущества по сравнению с имеющимися уже на рынке микропроцессорами. Как преемник 8080 микропроцессора, 8088 мог понимать незначительно доработанные программы, работающие с СР/М. По большому счету, все эти преимущества были временными, а в некотором случае и иллюзорными. Но 16-битный чип был к тому же еще и недорогим. Последнее явилось более важным аргументом, чем 16-битные регистры и легко адаптированные программы СР/М.
+
! Код Intel !! Описание !! Аналог в серии 1810
−
Итак, Intel 8088 явился базой для разработки семейства малых компьютеров. Он подготовил почву для быстрого создания совместимых настольных компьютеров.
+
|-
−
Потенциально 8086 был в два раза производительнее и почти полностью совместимым с 8088. Поэтому производители, занятые в сфере продажи, были вовлечены в дополнительные усилия, связанные с разработками вокруг 8086. Точно так же поступила позже IBM, используя старый, но еще достаточно мощный 8086 для усиления своих первых PS/2.
+
| 8089 || Устройство ввода-вывода || ВМ89
−
Микропроцессоры 8088 и 8086 были совместимыми, но не взаимозаменяемыми. Восемь дополнительных бит в шине данных требовали восьми дополнительных проводов. Таким образом, подключение этих двух микросхем было различным. Компьютер разрабатывался либо под один микропроцессор, либо под другой.
+
|-
 +
| 8284 || Тактовый генератор || ГФ24
 +
|-
 +
| 8288 || Контроллер системной шины || ВГ87
 +
|-
 +
| 8259 || Контроллер прерываний || ВН59А
 +
|-
 +
| 8272 || Контроллер НГМД || ВГ72<ref>По всей видимости, мифическая микросхема 580ВГ72 из комплекта к ВМ80, встречающаяся в некоторых справочниках — именно 1810ВГ72</ref>
 +
|-
 +
| 8289 || Арбитр системной шины || ВБ89
 +
|-
 +
| 8203 || Контроллер динамического ОЗУ || ВТ3
 +
|-
 +
| 8237 || Контроллер ПДП || ВТ37
 +
|-
 +
| 8254 || Таймер || ВИ54
 +
|}
  
−
===Малая потребляемая мощность===
+
Стоит также отметить отдельно математический сопроцессор 8087. Это был первый математический сопроцессор для 8086, и с ним производительность системы многократно возрастала. Попытки воспроизвести 8087 проводились и в СССР, однако эта микросхема — КМ1810ВМ87 — была по непонятным причинам выпущена крайне малой партией и сегодня встречается крайне редко. На всех известных ВМ87 стоит логотип завода «Квазар» (г. Киев, УССР) и все микросхемы имеют индекс КМ, что означает народнохозяйственное, или что более вероятно, опытное предназначение данных изделий.
−
Для реализации своих функций обычному микропроцессору требуется несколько ватт. Включение компьютера в сеть происходит почти незаметно для вашей сети. Обычно жилой дом обеспечивается 10 тыс.ватт, а одна розетка — 2 тыс. ватт. Батарейки, однако, не такие мощные. Батарейка типа АА в состоянии обеспечить не более 20 милливатт (тысячные доли ватта). Поэтому обеспечение работы переносного компьютера от батареек не такая простая задача.
 
−
Обычные микропроцессоры разрабатываются по" NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) технологии, позволяющей просто разрабатывать миниатюрные микросхемы. Однако такие схемы потребляют электроэнергию даже когда они не выполняют никаких заданий. То есть включенный, но не загруженный компьютер потребляет электроэнергию.
 
  
−
===CMOS технология===
+
=== Применение ===
−
Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) технология позволяет создать более экономичные с точки зрения потребления электроэнергии микросхемы, чем NMOS. Данное название происходит от специфичности работы логических вентилей, полученных по этой технологии. Когда одни вентили открываются, другие вентили, являющиеся парой первой, закрываются. Большие потоки энергии могут проходить через эти двойственные вентили только тогда, когда они меняют свой статус. Другими словами — простаивающий компьютер почти не потребляет электроэнергию. Микросхемы, разработанные по более сложной CMOS технологии, конечно же, можно получить с использованием NMOS технологии, но последние потребляют больше электроэнергии, хотя и стоят меньше.
+
8086, несмотря на многообещающий старт, оказался не слишком востребован промышленностью и рынком. Слишком много софта было разработано под имеющиеся 8-разрядные процессоры, и несмотря на то, что 8086 мог работать и на 8 разрядах, это было нецелесообразно по причине излишней дороговизны такого решения.
−
Laptop компьютеры, для которых критерий потребления электроэнергии существенен, часто реализованы на CMOS технологии. Имеются модификации как 8088 микропроцессора, так и 8086, изготовленные по этой технологии. Об этом говорит буква "С", включенная в их идентификатор: 80С88 и 80С86.
 
  
−
===Новые микросхемы===
+
=== 8088 ===
−
По мере того, как появлялись микропроцессоры, состоящие из многих тысяч дискретных логических компонент, реализованных на крошечном кусочке кремния, стала возможной реализация дополнительных функций в рамках одной микросхемы. При разработке компьютера, помимо микропроцессора, используются и другие дополнительные устройства: контроллеры прерываний, таймеры и контроллеры шин. Функции всех этих устройств технически можно реализовать в одном корпусе с микропроцессором.
+
К 1979 году Intel произвела своего рода «даунгрейд» 8086 в лице [[Intel 8088|8088]]: это был тот же 8086, но с 8-разрядной шиной данных. И именно 8088 стал основным элементом первых IBM PC, положивших начало всеобщей мировой компьютеризации и восхождению звезды компании Intel. И здесь рискованный и довольно самоуверенный шаг Intel в сторону разработки полностью 16-разрядного процессора в то время, когда мир еще продолжал сходить с ума по 8-разрядным системам, окупился сторицей.  
−
Однако эти возможности никогда не реализуются на практике. Микропроцессор, как и все дополнительные устройства, может использоваться в других устройствах, а не только в компьютерах.
+
За исключением 8-разрядной шины данных, характеристики 8088 аналогичны характеристикам 8086. Чуть-чуть пострадала производительность. Разрядность регистра, обеспечивающего обработку данных во время выполнения "долгих" команд, была уменьшена с 6 до 4 байт. В остальном это был тот же 8086.
−
По мере развития компьютерной индустрии, рынком была проведена оптимизация разделения функций между устройствами. И каждое устройство развивалось в направлении наилучшей реализации своих функций. Intel продолжал совершенствовать свои микропроцессоры. В 1982 году был представлен микропроцессор 80186. Этот чип стал базовым для создания целого ряда совместимых компьютеров и реализации турборежима. Так же был созданмикропроцессор 80188 — преемник 8088. (Точно так же, как 80186 является развитием 8086).
+
Однако распространенность 8088 была куда выше 8086. Стоит сказать, что именно на 8088 были выполнены первые IBM PC/XT, послужившие началом всеобщей компьютеризации сначала на западе, а позже и в странах бывшего СССР.
 +
В составе МПК 1810 выпускался процессор 1810ВМ88 - копия [[Intel 8088|i8088]] с максимальной тактовой частотой 5 МГц.
  
−
===Иностранные конкуренты===
+
=== Наши дни ===
−
Два иностранных чипа являются близнецами 8088 и 8086 микропроцессоров. Это V20 и V30 производства Nippon Electric Company (NEC). V20 может использоваться вместо 8088, a V30 — вместо 8086. Но хотя чипы NEC используют тот же набор микрокоманд, что и микропроцессоры Intel, они не полностью идентичны. Большинство микрокоманд NEC являются более эффективными. Это и неудивительно, так как NEC в своих разработках учитывала опыт работы с соответствующими микропроцессорами фирмы Intel. Замена 8088 на V20 или 8086 на V30 увеличит производительность микропроцессора, а следовательно, и всего компьютера на 10-30%.
+
2018 год. С выхода 8086 прошло четыре десятка лет. С выхода IBM PC 5150, первой «персоналки» с сердцем в лице младшего брата 8086, — процессором 8088, — тридцать семь лет. Компьютер перестали именовать «электронной вычислительной машиной», произнося это с волнительным придыханием, да и сама по себе среднестатистическая «персоналка» перестала быть предметом особой гордости владельца и зависти окружающих. И в этом году Intel решила отметить сорокалетие родоначальника архитектуры x86 особым образом — выпуском коллекционной версии процессора i7 8-го поколения с индексом 8086K. Конечно, i7-8086K отличается от «того самого» 8086 столь же сильно, как отличается 8086 от машины Чарлза Бэббиджа, на которой в далеком 1842 году Ада Лавлейс написала первую в истории программу для вычислительной машины, осуществляющей этот процесс без помощи человека. Но нельзя не согласиться, что таким шагом у Intel получилась очень наглядная иллюстрация процесса совершенствования архитектуры (а ведь i7-8086K построен на той же x86, что и 8086!), прогресса в изготовлении микросхем и повышении вычислительной мощности. Хорошая иллюстрация закона Мура.
−
Годы научных работ и проектирования ушли на совершенствование каждой микросхемы. Этих усилий можно избежать путем использования так называемой реверсивной разработки, когда "дорабатывается" чужой продукт вместо разработки своего собственного. Для защиты своих микросхем от копирования компании используют все возможные для этого средства — патентование, защиту прав и использование всевозможных секретов.
 
−
Иногда производители выдают лицензии на использование разработанных ими масок, применяемых при производстве микросхем. Вторичные производители платят по-королевски, потому что все потребители смотрят искоса на нелицензионные чипы. А кроме того, у вторичных производителей не болит голова о результатах научных работ и о том, как уменьшить стоимость разработки для повышения конкурентоспособности. Intel разрешил лицензионное производство своих микросхем IBM и Advanced Micro Devices.
 
−
У NEC не было лицензий использовать разработки Intel. Intel обвинил NEC в том, что она скопировала более чем 25% микрокоманд 8086 путем использования реверсивной разработки.
 
  
 +
=== Примечания ===
 
[[Категория:Микропроцессоры]]
 
[[Категория:Микропроцессоры]]

Текущая версия на 18:32, 13 февраля 2021

i8086 в двух вариантах — оригинальный от Siemens 1988 г.в. (вариант на 10 МГц) и советский КР1810ВМ86 1989 г.в., ПО «Родон» г. Ивано-Франковск (Украинская ССР).

Intel 8086 — 16-разрядный микропроцессор, разработанный фирмой Intel в 1978 году. Стал родоначальником архитектуры x86 и, наверное, самым коммерчески успешным 16-разрядным микропроцессором.

Описание

8086 представляет собой, по сути, глубочайшую модернизацию 8080. При этом перед разработчиками не стояло задачи сохранить обратную совместимость с предшественником — 8080 использовался лишь как фундамент. Кроме удвоения разрядности шины данных и, соответственно, АЛУ, разрядность шины адреса была увеличена до 20 разрядов, что дало возможность адресовать до 1 Мб памяти. Разумеется, что при ограниченном числе выводов (все еще использовался корпус DIP-40) шины данных и адреса были мультиплексированы. Это снижало скорость работы, но это частично нивелировалось повышенной в сравнении с 8080 и 8085 тактовой частотой. Базовый 8086 мог работать на частотах до 5 МГц, а последующие версии 8086-1 и 8086-2 — 10 и 8 МГц соответственно. Разработчики процессора использовали и то, что некоторые команды обрабатываются процессором за меньшее число машинных циклов, чем обращение к данным или памяти (это занимает минимум 4 МЦ), и ввели специальный 6-байтный регистр, данные в котором могли обрабатываться короткими командами во время чтения шин данных и/или адреса.

Техпроцесс изготовления кристалла — 3 мкм (как у 8085), технология N-МОП, число транзисторов на кристалле порядка 29000. Как и 8085, 8086 требует для работы только одно напряжение питания +5 вольт.

Аналоги

Процессор 8086 производили во множестве стран мира. Не был он обойден стороной и в СССР. К 1985 году была разработан МПК[1] серии 1810, ставший аналогом МПК 8086. В нее входили процессор 1810ВМ86 (аналог 8086), 1810ВМ88 (аналог 8088) и периферийные устройства. 1810ВМ86 в конце 80-х был модернизирован, новая версия получила обозначение 1810ВМ86М и могла работать на частоте до 8 МГц (как 8086-2), а также получила несколько дополнительных команд из 80286 и несколько иных улучшений. В 1989-1990 году Киевским НИИ микроприборов была разработана серия К1834 - КМОП версии микросхем из серий 580 и 1810, в этой серии в числе прочих выпускалась микросхема КР1834ВМ86 - КМОП-вариант 8086.

Микросхемы 1810 серии существуют в вариантах для народнохозяйственного применения, так и для специальной аппаратуры в металлокерамических корпусах. Также, 8086 выпускался в НРБ под обозначением CM688A.

Периферия

8086 стал первым массовым 16-разрядным микропроцессором в номенклатуре изделий Intel. К нему было разработано большое количество периферийных ИМС. Сохранялась и частичная совместимость с периферией МПК 8080 и 8085. Некоторые из микросхем для обвязки 8086 приведены ниже.

Код Intel Описание Аналог в серии 1810
8089 Устройство ввода-вывода ВМ89
8284 Тактовый генератор ГФ24
8288 Контроллер системной шины ВГ87
8259 Контроллер прерываний ВН59А
8272 Контроллер НГМД ВГ72[2]
8289 Арбитр системной шины ВБ89
8203 Контроллер динамического ОЗУ ВТ3
8237 Контроллер ПДП ВТ37
8254 Таймер ВИ54

Стоит также отметить отдельно математический сопроцессор 8087. Это был первый математический сопроцессор для 8086, и с ним производительность системы многократно возрастала. Попытки воспроизвести 8087 проводились и в СССР, однако эта микросхема — КМ1810ВМ87 — была по непонятным причинам выпущена крайне малой партией и сегодня встречается крайне редко. На всех известных ВМ87 стоит логотип завода «Квазар» (г. Киев, УССР) и все микросхемы имеют индекс КМ, что означает народнохозяйственное, или что более вероятно, опытное предназначение данных изделий.

Применение

8086, несмотря на многообещающий старт, оказался не слишком востребован промышленностью и рынком. Слишком много софта было разработано под имеющиеся 8-разрядные процессоры, и несмотря на то, что 8086 мог работать и на 8 разрядах, это было нецелесообразно по причине излишней дороговизны такого решения.

8088

К 1979 году Intel произвела своего рода «даунгрейд» 8086 в лице 8088: это был тот же 8086, но с 8-разрядной шиной данных. И именно 8088 стал основным элементом первых IBM PC, положивших начало всеобщей мировой компьютеризации и восхождению звезды компании Intel. И здесь рискованный и довольно самоуверенный шаг Intel в сторону разработки полностью 16-разрядного процессора в то время, когда мир еще продолжал сходить с ума по 8-разрядным системам, окупился сторицей. За исключением 8-разрядной шины данных, характеристики 8088 аналогичны характеристикам 8086. Чуть-чуть пострадала производительность. Разрядность регистра, обеспечивающего обработку данных во время выполнения "долгих" команд, была уменьшена с 6 до 4 байт. В остальном это был тот же 8086. Однако распространенность 8088 была куда выше 8086. Стоит сказать, что именно на 8088 были выполнены первые IBM PC/XT, послужившие началом всеобщей компьютеризации сначала на западе, а позже и в странах бывшего СССР. В составе МПК 1810 выпускался процессор 1810ВМ88 - копия i8088 с максимальной тактовой частотой 5 МГц.

Наши дни

2018 год. С выхода 8086 прошло четыре десятка лет. С выхода IBM PC 5150, первой «персоналки» с сердцем в лице младшего брата 8086, — процессором 8088, — тридцать семь лет. Компьютер перестали именовать «электронной вычислительной машиной», произнося это с волнительным придыханием, да и сама по себе среднестатистическая «персоналка» перестала быть предметом особой гордости владельца и зависти окружающих. И в этом году Intel решила отметить сорокалетие родоначальника архитектуры x86 особым образом — выпуском коллекционной версии процессора i7 8-го поколения с индексом 8086K. Конечно, i7-8086K отличается от «того самого» 8086 столь же сильно, как отличается 8086 от машины Чарлза Бэббиджа, на которой в далеком 1842 году Ада Лавлейс написала первую в истории программу для вычислительной машины, осуществляющей этот процесс без помощи человека. Но нельзя не согласиться, что таким шагом у Intel получилась очень наглядная иллюстрация процесса совершенствования архитектуры (а ведь i7-8086K построен на той же x86, что и 8086!), прогресса в изготовлении микросхем и повышении вычислительной мощности. Хорошая иллюстрация закона Мура.

Примечания

  1. ↑ микропроцессорный комплект - номенклатура микросхем, включавшая в себя центральный процессор и его основные периферийные устройства, разработанные специально для данного микропроцессора
  2. ↑ По всей видимости, мифическая микросхема 580ВГ72 из комплекта к ВМ80, встречающаяся в некоторых справочниках — именно 1810ВГ72
Источник — http://www.old-games.ru/wiki/index.php?title=Intel_8086&oldid=29664