Intel 8086

Intel 8086 C8086 seramik kasalı bir versiyon. Genel Bilgiler

Üretim	1978'den 1990'lara
yapıcı	Intel

Performanslar

Sıklık	4,77  MHz  ila 10  MHz

Fiziksel Özellikler

Konut	40 pimli seramik veya plastik daldırma
gravür inceliği	3  µm

Başlık parametresi zorunludur.Mimari ve sınıflandırma

Mimari	x86

80x86 (aynı zamanda iAPX 86 ) a, 16- bitlik TAK mikroişlemci tarafından üretilen Intel başlangıç 1978 . IBM'in temel olarak kullanma tercihi nedeniyle kişisel bilgisayarlar , iş istasyonları ve bilgisayar sunucuları dünyasında en popüler işlemci mimarisi haline gelen x86 ailesindeki ilk işlemcidir .' IBM PC birkaç yıl önce piyasaya sürüldü . sonra. Ana rakibi, 1979'da piyasaya sürülen ve özellikle Apple Macintosh'ta kullanılan Motorola 68000 idi .

Mayıs 1978'de 360 dolar fiyatla piyasaya sürüldü .

8 bitlik bir işlemci olan 8080'in halefi, tamamen 16 bitlik bir mimariyi benimser: kayıtlar, veri yolu ve hesaplamalar 16 bitte gerçekleştirilir. Adres yolu 20 bittir, bu da 1 MB bellek alanını adreslemesine izin verir. Karşılaştırıldığında, 68000 bir yıl sonra 32 bit kayıtlar, 24 bit adres yolu ve 16 bit ALU ve veri yolu kullanan 16/32 bit hibrit bir çözüm olacak.

Bu 3 kazınmış 29.000 transistörleri içerir um . Hesaplama gücü 0.33 MIPS'den ( IBM PC'de olduğu gibi 4.77 MHz'de saat hızı ayarlandığında  ) 10 MHz versiyonu için 0.75 MIPS'ye kadar  değişir .

Tamsayı sayıları (ADD, SUB, MUL, DIV) üzerinde 4 temel işlemi gerçekleştirebilen, ayrıca kayan noktalı sayı işleme yetenekleri ekleyen bir Intel 8087 yardımcı işlemcisi ile ara bağlantı ile genişletilebilir .

Tarih

8086 projesi başladı Mayıs 1976. Başlangıçta, henüz tamamlanmamış ve birkaç yıl sonra ticari bir başarısızlık olacak çok iddialı bir proje olan iAPX 432'nin geçici olarak değiştirilmesi olarak tasarlandı . Böylece Intel , 8080'de çalışan eski bir Intel çalışanı tarafından tasarlanan Z80 tehdidine karşı koyarken rekabet işlemcilerini (özellikle Motorola , Zilog ve MOS Teknolojisi ) devre dışı bırakmayı umuyordu .

Çipin mimarisi, uyumluluğu sağlamak için Intel 8085 ile aynı üretim tekniklerini kullanarak küçük bir grup insan tarafından hızla geliştirildi .

8008, 8080 ve 8085 ile aynı montaj dilinin kullanılmasına izin veren 8086, programların kaynak kodunda çok az veya hiç değişiklik gerektirmeden mükemmel uyumlu olarak sunuldu. Ancak, yalnızca çok temel 16-bit yetenekleri olan 8080 ve 8085'in aksine tam 16-bit desteği sunar.

Yine de benimsenmesini kolaylaştırmak amacıyla, üretici 1979'da 8088 adlı , harici veri yolları 8 bit'e (veri) ve 16 bit'e (adres) düşürülerek l' için tasarlanmış 8 bitlik anakartlarla daha uyumlu hale getirilen 8088 adlı bir sürümü reddedecek. Intel8080 . Bu yaklaşım, 80186 (80188) gibi halefleri için de geçerli olacaktır .

fıkra

2002 yılında, doğrulama sistemlerinin eskimesi nedeniyle NASA, 90'lı yıllardan beri Intel tarafından üretilmediği için eBay'den 8086 işlemci satın almak zorunda kaldı .

2018'de Intel, Intel 8086'nın 40. yılını anmak için sınırlı sayıda bir işlemci olan Intel Core i7 - 8086K'yı piyasaya sürdü .

paketleme

8086'nın farklı kutu tipleri ve desteklenen birkaç maksimum frekans ile çeşitli versiyonları mevcuttur.

Muhafazalar seramik veya plastik olabilir. 8086 son eki maksimum frekansı belirtir: 8086 için 5  MHz , 8086-2 için 8  MHz ve 8086-1 için 10  MHz .

Varyantlar

In 1979 , Intel, bu işlemcinin bir varyantını başlattı ama sadece 8 bit harici veri yolu ile, öyleydi Intel 8088 . IBM tarafından ilk IBM PC'yi oluşturmak için seçilen bu daha ucuz sürümdü .

Mimari

Ana Özellikler

• CISC mimarisi  : talimatların boyutu değişir ve yürütülmeleri için dahili kod çözme gerektirir.
• 16 bitte çalışan, tamsayılar üzerinde 4 temel işlemi gerçekleştiren Aritmetik ve Mantık Birimi.
• Özel bir yardımcı işlemci ekleyerek kayan noktalı sayıların işlenmesine yönelik olası genişletme.
• 8 bitlik çiftlerde kullanılabilen 16 bit genel kayıtlar.
• 16 bit bellek ve veri yolu
• 1 MB adresleme kapasitesine sahip 20 bit adres yolu
• Belirli bir işletim modu yok (68000 gibi diğer işlemciler, o sırada zaten kullanıcı modu ve işletim sistemi modu arasında bir ayrım sunuyordu)
• Tamamen yazılım kısmı da dahil olmak üzere 256 kesintinin yönetimi
• Belirli adres alanına (ve dolayısıyla komut kümesine) sahip giriş/çıkış portları, aynı zamanda bellek eşlenebilen

Bellek adresleme

İşlemcinin 20 bit adres veriyolu varken mimarisi 16 bit ALU'ya dayanıyor. Bu kısıtlamanın üstesinden gelmek için işlemci bir bellek bölümleme mekanizması kullanır: bir baytlık adres, 20 bitlik bir sonuç üreten bir ekleme işlemi aracılığıyla iki 16 bitlik yazmaç kombinasyonu ile elde edilir.

Somut olarak, segment kaydı olarak adlandırılan bir bellek bloğu, başlangıç ​​adresi_kayıt_değeri x 0x10'a eşit olan 64 KB'lik bir bellek bloğunu sınırlar (bu nedenle 4 bitlik bir sola kaydırma: dolayısıyla 0x1234 değeri, 0x12340 gerçek adresini belirtir). Segment kaydından gelen bu değere, daha genel bir kayıttan veya programın doğrudan değerinden gelen ofset adı verilen bir değer eklenir .

Bu nedenle bir baytın adresi şu şekilde belirlenir: fiziksel_adres = segment_kayıt_değeri x 0x10 + offset.

Segment her zaman 4 ALU segment kaydından biri tarafından tanımlanır: CS, DS, SS veya ES.

Geleneksel olarak, bölümlere ayrılmış adresler şu şekilde not edilir: XX: YY veya XX, kullanılan bölüm kaydının adıdır (veya bazen doğrudan bir değerdir) ve YY ofseti (veya yine doğrudan bir değer) içeren kaydın adıdır.

Örneğin CS: IP, Kod Segmenti kaydı (CS) ve Yönerge İşaretçisi kaydının (IP) birleşiminden oluşan bir adrestir.

Kayıtlar

Çok dik mimarisi, yazmaçların çoğunu eşdeğer olarak değerlendirmeyi mümkün kılan 68000'den farklı olarak, 8086'nın yazmaçları ya atanmış bir işleve ya da yalnızca onlara uygulanan işlemlerle sonuçlanan belirli özelliklere sahiptir. Bu nedenle, kayıtların her birinin kapasitesini iyi anlamak ve bunların optimal kullanımını teşvik etmek için etkili bir kod oluşturmak önemlidir.

• CS: IP çifti (Segment Kodu: Talimat İşaretçisi) yürütülmekte olan talimatı kalıcı olarak gösterir. Atlama işlemleri (atlamalar, çağrı ...) IP (kısa atlama veya YAKIN) veya CS: IP setinde (uzun atlama veya FAR) değişikliklere yol açar;
• SS: SP çifti (Yığın Segmenti: Yığın İşaretçisi) yığının başlangıcının adresini kalıcı olarak gösterir. BP (Base Pointer) adlı başka bir kayıt da yığın segmentiyle SS: BP biçiminde birleşir. BP kaydı, CALL, RET, PUSH veya POP gibi işlemlerle değiştirilen SP'nin aksine ALU tarafından doğrudan kullanılmaz. Bu nedenle, BP genellikle yığın üzerinde belirli bir konumu işaretlemek ve daha sonra ona başvurmak için kullanılır (örneğin, bir fonksiyonun yerel değişkenleri veya geçen parametreler);
• DS (Veri Segmenti) kaydı, diğer kayıtların işaret etmesi muhtemel veri segmentini kalıcı olarak gösterir. Genel kayıtlar (aşağıya bakınız) sıklıkla buna atıfta bulunur, ancak diğer 2 kayıt buna adanmıştır: SI (Kaynak İndeksi) ve DI (Hedef İndeksi). Bu kayıtlar, indekslenmiş veri blokları üzerinde tekrarlayan işlemlere tahsis edilmiştir, DS: SI kaynak adresi gösterir ve DS: DI gerektiğinde hedef adresi gösterir (örnek: bir hafıza bloğunun kopyalama işlemi);
• Segment kaydı ES (Ekstra Segment) ücretsizdir ve belirli işlemler için DS tarafından işaret edilenden farklı bir veri segmentine işaret etmeyi mümkün kılar;
• Genel kayıtlar, rutin veri manipülasyonuna (hesaplamalara) izin verir. Bunlar, her biri 8 bitlik ikili varyasyonlarda kullanılabilen AX, BX, CX ve DX kayıtlarıdır. Bu nedenle AX kaydı, AH ve AL'nin birleşimidir, AX'in en anlamlı 8 bitini (H = Yüksek) içeren AH, kendi kısmı için en az anlamlı 8 biti içeren AL L = Düşük);
• ALU'nun durumunu ve özellikle yürütülen son talimatın durumunu kalıcı olarak gösteren bayrak kaydı;

Kesintiler

İşlemci, bazıları donanımla ilgili, bazıları yazılım tarafından kullanılabilen toplam 256 kesintiye sahiptir. Kesinti tablosu, 0x00000 fiziksel adresinde başlayan ve Segment: Offset (dolayısıyla her biri 4 bayt) biçiminde 256 işaretçiden oluşan 1024 baytlık bir bellek bloğudur. Bu nedenle kesme vektörü tablosu 0x003FF adresine kadar uzanır. Her işaretçi, ilişkili kesme işleyicisinin adresini gösterir. Böylece ilk işaretçi kesme 0'a, vb. karşılık gelir.

X sayısında bir kesinti oluştuğunda, işlemci, içeriğini yığına kaydettikten sonra X * 4 bellek adresinde bulunan işaretçiyi CS: IP kayıtlarına yükler.

Kesinti sayısı, kaynağına bağlıdır:

• İşlemcinin INTR pini istenerek yükseltilen bir donanım kesmesi sayısı, kesme alındı ​​aşamasında CPU tarafından yürütülen harici kesme denetleyicisinin sorgulanmasıyla elde edilir. X değerini sağlayan bir bayt okunur;
• NMI (maskelenemeyen kesme) pini istendiğinde, yükseltilmiş kesme sayısı otomatik olarak 2 olur;
• Kesinti yazılım kaynaklı olduğunda (INT X komutu), X değeri talimat parametresi tarafından taşınır.

Her bir kesme türü için yöneticinin adresini hesaplamak için aynı mantık kullanıldığından, donanım, maskelenemez veya yazılım kesintileri arasında gerçek bir ayrım yoktur. Bu nedenle, sayıların tahsisinde çakışmalardan kaçınılması tavsiye edilir.

İlk 5 kesme, doğrudan veya çevresel bileşenlerle bağlantılı olarak işlemcinin kendisi tarafından ayrılır ve üretilir:

• ALU'da SIFIR'a bölme meydana geldiğinde 0 kesmesi üretilir;
• Kesme 1, işlemci bayrak kaydının karşılık gelen bayrağı tarafından adım adım moda yerleştirildiğinde her komuttan sonra üretilir;
• Interrupt 2, işlemcinin NMI (Non Maskable Interrupt) pini bir sinyal aldığında üretilir;
• Interrupt 3, işlemci BREAK komutu olarak da adlandırılan bir INT komutuna ulaştığında üretilir. Bir programın adım adım yürütülmesi için kullanılır, örneğin bir hata ayıklayıcı tarafından;
• Kesme 4, bu işlemin bayrak kaydı tarafından etkinleştirilmesi koşuluyla, bir aritmetik işlem bir taşmaya neden olduğunda üretilir;

Bu nedenle, 0'dan 4'e kadar olan donanım veya yazılım kesintileri kullanılamaz ve daha geniş olarak, spesifikasyon, donanım kullanımı için 5'ten 31'e kadar olan kesintileri saklı tutar.

32'nin ötesindeki tüm diğer kesmeler ücretsizdir ve özellikle bir INT x komutuyla tetiklenebilir.

Giriş / çıkış portları

G / Ç bağlantı noktalarının toplam 64 KB'yi kapsayan kendi adres alanı vardır. Bağlantı noktaları 0x0000 ile 0xFFFF arasında değişir ve belirli talimatlarla işlenir:

• IN pppp, pppp port numarasından bir değer (bayt) okumak için vv;
• OUT pppp, pppp port numarasına bir değer (byte) yazmak için vv;

Notlar ve referanslar

1. (in) S. Mazor, "  Intel 8086's  " , IEEE Annals of the History of Computing , Cilt.  32, n o  1,Ocak-Mart 2010, s.  75-79 ( DOI  10.1109 / MAHC.2010.22 , çevrimiçi okuyun )
2. William J. Broad, "  NASA EBay'i eski parçalar için kontrol ediyor  " , New York Times ,12 Mayıs 2002
3. Intel, “  Mutlu Yıllar, 8086: Sınırlı Sürüm 8. Nesil Intel Core i7-8086K En İyi Oyun Deneyimini Sunuyor  ” , Intel Haber Odası,5 Haziran 2018
4. 8086 16-BIT HMOS MİKROİŞLEMCİ 8086 / 8086-2 / 8086-1 (Intel'den resmi teknik veriler)