Pengertian 80286 Microprocessor

Intel 80286 [1] (juga dipasarkan sebagai iAPX 286 [2] dan sering disebut Intel 286) adalah mikroprosesor 16-bit yang diperkenalkan pada 1 Februari 1982. Ini adalah pertama 8086 CPU berdasarkan dengan terpisah, non-multiplexing, alamat dan data bus dan juga yang pertama dengan manajemen memori dan kemampuan perlindungan lebar. 80286 digunakan sekitar 134.000 transistor dalam nya NMOS asli (HMOS) inkarnasi dan, seperti kontemporer 80.186, [3] benar bisa menjalankan sebagian besar perangkat lunak yang ditulis untuk sebelumnya Intel 8086 dan 8088 prosesor. [4]

80286 dipekerjakan untuk IBM PC / AT, diperkenalkan pada tahun 1984, dan kemudian banyak digunakan di sebagian besar PC / AT komputer yang kompatibel sampai awal 1990-an. Meskipun sekarang sejak lama usang untuk digunakan di komputer pribadi, 80286 prosesor berbasis masih banyak [rujukan?] Digunakan dalam aplikasi mikrokontroler tertanam. [5]
pertama Intel 80286 chip yang ditentukan untuk clockrate maksimal 4, 6 atau 8 MHz dan rilis untuk 12,5 MHz. AMD dan Harris kemudian diproduksi 20 MHz dan 25 MHz bagian, masing-masing. Intersil dan Fujitsu juga dirancang versi CMOS sepenuhnya statis asli deplesi beban pelaksanaan NMOS Intel, sebagian besar ditujukan untuk perangkat bertenaga baterai.

Rata-rata, 80286 dilaporkan diukur memiliki kecepatan sekitar 0,21 instruksi per jam di program "khas", [6] meskipun bisa secara signifikan cepat pada kode dioptimalkan dan dalam loop ketat karena banyak petunjuk yang bisa mengeksekusi dalam 2 siklus jam. 6 MHz, 10 MHz dan 12 MHz model dilaporkan diukur untuk beroperasi pada 0,9 MIPS, 1,5 MIPS dan 2,66 MIPS masing-masing. [7]

Tingkat E-loncatan kemudian dari 80286 adalah bebas dari beberapa ralat signifikan yang menyebabkan masalah bagi programmer dan penulis sistem operasi di awal B-langkah dan CPU C-langkah (umum di AT dan AT klon). [8]

Arsitektur [sunting]

Sederhana 80286 mikroarsitektur.

Intel tembakan 80286 die
80286 dirancang untuk sistem multi-user dengan aplikasi multitasking, termasuk komunikasi (seperti PBX otomatis) dan real-time proses kontrol. Itu 134.000 transistor dan terdiri dari empat unit independen: Unit alamat, Unit bus, Unit instruksi dan Unit eksekusi diatur dalam longgar digabungkan (buffered) pipa seperti di 8086. Meningkatnya kinerja secara signifikan selama 8086 terutama disebabkan oleh non alamat -multiplexed dan bus data, lebih perhitungan alamat hardware (yang paling penting penambah dedicated) dan lebih cepat (hardware berbasis lebih) multiplier. [9] Itu diproduksi dalam paket 68-pin termasuk PLCC (Plastic Bertimbel Chip Pembawa), LCC (leadless Chip carrier) dan PGA (Pin Grid Array) paket. [10]

Peningkatan kinerja 80286 selama 8086 (atau 8088) bisa lebih dari 100% per siklus clock di banyak program (yaitu kinerja pada kecepatan clock yang sama dua kali lipat). Ini adalah peningkatan yang besar, sepenuhnya sebanding dengan peningkatan kecepatan sekitar dekade kemudian ketika i486 (1989) atau Pentium asal (1993) yang diperkenalkan. Hal ini sebagian disebabkan oleh non-multiplexing alamat dan data bus tapi terutama untuk fakta bahwa perhitungan alamat (seperti basis + index) yang lebih murah. Mereka dilakukan oleh unit khusus di 80286 sedangkan yang lebih tua 8086 harus melakukan perhitungan alamat efektif menggunakan ALU umum, mengkonsumsi beberapa siklus jam ekstra dalam banyak kasus. Juga, 80286 lebih efisien dalam prefetch instruksi, buffering, pelaksanaan melompat, dan di kompleks microcoded operasi numerik seperti MUL / DIV dari pendahulunya. [9]

Bersama dengan kontemporer 80.186, 286 menambahkan instruksi baru: ENTER, TINGGALKAN, TERIKAT, INS, beluk, PUSHA, Popa, PUSH langsung, imul pergeseran langsung, multi-bit.

Intel 80286 memiliki bus alamat 24-bit dan mampu mengatasi hingga 16 MB RAM, dibandingkan dengan 1 MB untuk pendahulunya. Namun biaya dan kelangkaan awal dari perangkat lunak menggunakan memori di atas 1 MB berarti bahwa 80.286 komputer jarang dikirimkan dengan lebih dari satu megabyte RAM. [9] Selain itu, ada hukuman kinerja yang terlibat dalam mengakses memori diperpanjang dari modus real, seperti tercantum di bawah.
Fitur [sunting]

Siemens 80286 (versi 10 MHz)

IBM (versi 8 MHz) 80286
Modus dilindungi [sunting]
286 adalah yang pertama dari x86 CPU keluarga untuk mendukung modus dilindungi. Selain itu, adalah yang pertama mikroprosesor tersedia secara komersial dengan on-chip MMU kemampuan. (System menggunakan kontemporer Motorola 68010 dan 320XX bisa dilengkapi dengan MMU pengontrol opsional.) Ini akan memungkinkan compatibles IBM untuk memiliki OS multitasking maju untuk pertama kalinya dan bersaing pada pasar server / workstation Unix yang didominasi.

Beberapa petunjuk tambahan diperkenalkan dalam mode dilindungi dari 80286, yang membantu untuk multitasking sistem operasi.

Fitur penting lainnya dari 80286 adalah Pencegahan Akses tidak sah. Hal ini dicapai dengan:

Membentuk segmen yang berbeda untuk data, kode, dan menumpuk, dan mencegah tumpang tindih mereka
Menetapkan tingkat Privilege untuk setiap segmen. Segmen dengan tingkat perlakuan yang lebih rendah tidak dapat mengakses segmen dengan tingkat hak istimewa yang lebih tinggi.
Di 80286 (dan dalam co-prosesor Intel 80287), operasi aritmatika dapat dilakukan pada berbagai jenis berikut nomor:

unsigned dikemas desimal,
biner ditandatangani,
desimal membongkar unsigned,
ditandatangani biner, dan
floating point.
Secara desain, 286 tidak bisa kembali dari modus dilindungi dengan dasar "mode real" 8086-kompatibel tanpa reset hardware-dimulai. Dalam PC / AT diperkenalkan pada tahun 1984, IBM menambahkan sirkuit eksternal serta kode khusus dalam ROM BIOS untuk mengaktifkan seri khusus instruksi program untuk menyebabkan reset, memungkinkan real-mode masuk kembali (sementara tetap mempertahankan memori aktif dan kontrol). Meskipun bekerja dengan benar, metode dikenakan hukuman kinerja besar.

Secara teori, aplikasi real-mode bisa langsung dijalankan dalam mode dilindungi 16-bit jika peraturan diikuti; Namun, karena banyak program DOS pecah aturan-aturan, modus dilindungi tidak banyak digunakan sampai munculnya penggantinya, 32-bit Intel 80386, yang dirancang untuk bolak-balik antara modus mudah. Ketika Intel merancang 286, itu tidak dirancang untuk dapat multitask aplikasi real-mode; mode real dimaksudkan untuk menjadi cara sederhana untuk bootstrap loader untuk mempersiapkan sistem dan kemudian beralih ke modus dilindungi.

Untuk mendukung modus terproteksi, petunjuk baru telah ditambahkan: ARPL, verr, Verw, LAR, LSL, SMSW, SGDT, SIDT, SLDT, STR, LMSW, LGDT, Lidt, LLDT, LTR, CLTS.

OS dukungan [sunting]
Modus dilindungi dari 80286 tidak dimanfaatkan sampai bertahun-tahun setelah rilis, sebagian karena tingginya biaya menambahkan memori diperluas ke PC, tetapi juga karena kebutuhan untuk perangkat lunak untuk mendukung basis pengguna yang besar dari 8086 PC. Misalnya, pada 1986 satu-satunya program yang membuat penggunaan itu vdisk, sopir RAM disk yang disertakan dengan PC DOS 3.0 dan 3.1. Sebuah DOS bisa memanfaatkan RAM tambahan tersedia dalam mode dilindungi (diperpanjang memori) baik melalui BIOS panggilan (INT 15h, AH = 87H), sebagai disk RAM, atau sebagai emulasi memori diperluas. [9] Kesulitan terletak pada ketidakcocokan mode real program DOS tua dengan modus dilindungi. Mereka hanya tidak bisa native berjalan dalam modus baru ini tanpa modifikasi yang signifikan. Dalam mode dilindungi, manajemen memori dan mengganggu penanganan dilakukan berbeda dari dalam modus real. Selain itu, program DOS tidak diizinkan untuk mengakses atau mengubah data dan segmen kode yang bukan milik mereka, yang mereka bisa dalam modus real. Pilihan yang pengembang OS hadapi adalah baik untuk memulai dari awal dan menciptakan sebuah OS yang tidak akan menjalankan sebagian besar dari program-program lama, atau untuk datang dengan versi DOS yang lambat dan jelek tapi masih akan menjalankan sebagian besar program tua. Modus dilindungi juga tidak memberikan keuntungan kinerja yang cukup signifikan selama mode real 8086-kompatibel untuk membenarkan mendukung kemampuan. Register masih 16-bit dan ketika dimasukkan ke dalam modus dilindungi, programmer dipaksa untuk menggunakan peta memori terdiri dari 64k segmen seperti dalam modus real. [11]

Pada bulan Januari tahun 1985, Digital Research melihat pratinjau serentak sistem operasi DOS 286 dibuat bekerjasama dengan Intel. produk akan berfungsi secara ketat sebagai 80286 sistem modus operasi asli, yang memungkinkan pengguna untuk mengambil keuntungan penuh dari modus dilindungi untuk melakukan multi user, multitasking operasi saat menjalankan 8.086 emulasi. [12] Ini bekerja pada B-1 prototipe langkah chip, tetapi Digital Research menemukan masalah dengan emulasi pada tingkat produksi C-1 langkah di Mei, yang tidak akan membiarkan serentak DOS 286 menjalankan 8086 perangkat lunak dalam mode dilindungi. Pelepasan Concurrent DOS 286 ditunda sampai Intel akan mengembangkan sebuah versi yang baru dari chip. [12] Pada bulan Agustus, setelah ekstensif pengujian E-1 langkah sampel dari 80.286, Digital Research mengakui bahwa Intel diperbaiki semua didokumentasikan 286 ralat, namun mengatakan masih ada masalah kinerja chip yang tidak berdokumen dengan versi prerelease dari Concurrent DOS 286 berjalan pada E-1 langkah . Intel mengatakan pendekatan Digital Research berharap untuk mengambil di meniru 8086 perangkat lunak dalam mode dilindungi berbeda dari spesifikasi asli. Namun demikian, yang mereka menerapkan perubahan kecil di microcode yang akan memungkinkan Digital Research untuk menjalankan modus emulasi lebih cepat, dimasukkan ke dalam E-2 langkah. [8] Dinamakan IBM 4680 OS, IBM awalnya memilih DR serentak DOS 286 sebagai dasar mereka komputer IBM untuk 4680 produk IBM Tanaman Sistem dan Point-of-Sale terminal pada tahun 1986. [13] Keterbatasan yang sama terkena Digital Research FlexOS 286 versi 1.0, derivasi dari Concurrent DOS 286, yang dikembangkan pada tahun 1986, diperkenalkan pada Januari 1987, dan kemudian diadopsi oleh IBM karena adanya IBM 4690 OS.

Masalah menyebabkan Bill Gates terkenal mengacu pada 80286 sebagai "mati otak Chip", [14] karena itu jelas bahwa lingkungan Microsoft Windows baru tidak akan mampu menjalankan beberapa aplikasi MS-DOS dengan 286. Itu bisa dibilang bertanggung jawab atas perpecahan antara Microsoft dan IBM, karena IBM bersikeras bahwa OS / 2, awalnya perusahaan patungan antara IBM dan Microsoft, akan dijalankan pada 286 (dan dalam mode teks).

sistem operasi lain yang menggunakan modus dilindungi dari 286 yang Microsoft Xenix (sekitar tahun 1984), [15] koheren, [16] dan Minix. [17] Tersebut kurang terhalang oleh keterbatasan 80286 modus dilindungi karena mereka tidak bertujuan untuk menjalankan program MS-DOS. Dalam penggantinya 80.386 chip, Intel ditingkatkan modus dilindungi untuk mengatasi lebih banyak memori, tetapi juga menambahkan terpisah maya 8086 mode, yang memiliki kompatibilitas MS-DOS jauh lebih baik, dalam rangka untuk memenuhi kebutuhan divergen dari pasar. [18]

Lihat juga [sunting]
U80601 - Hampir identik salinan 80286 diproduksi 1989-1990 di Republik Demokratik Jerman. Di Uni Soviet tiruan dari 80.286 ditunjuk KR1847VM286. (Rusia: КР1847ВМ286) [19]
LOADALL - berdokumen 80286/80386 instruksi yang dapat digunakan untuk mendapatkan akses ke semua memori yang tersedia dalam modus real.
Jendela / 286
iAPX, untuk nama iAPX