1 процессор 80386 шина адреса бит

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Intel 80386

Частота CPU: 12 МГц — 40 МГц Технология производства: 1.5нм — 1нм ISA: x86 (IA-32) Предшественник Intel 80286 Преемник Intel 80486 Варианты корпуса:

Содержание

Основные характеристики

В SMM режиме поддержка аппаратная платформа вне зависимости от ОС (используется и в наше время в мобильных и не только платформ).

О процессоре i80386

Процессор 80386 выпускался достаточно долгое время в самых различных модификациях. Первая версия процессора имела тактовую частоту 16 МГц, выполняя от 5 до 6 млн. операций в секунду. В 1987 г. тактовая частота увеличилась до 20 МГц (от 6 до 7 млн. операций в секунду). Планка в 25 МГц была взята в 1988 г. (8,5 млн. операций в секунду). Дальнейшее улучшение технологии позволило в 1989 г. достичь частоты в 33 МГц (11,4 млн. операций в секунду). Количество транзисторов в процессоре 80386 достигло рекордной для того времени величины — 275 000 (вначале использовалась технология 1,5 мкм, а в дальнейшем — 1 мкм). С помощью нового процессора стало возможным адресовать 4 Гбайт памяти, а размеры виртуальной памяти достигли 64 Тбайт (терабайт). В 1985 г. такие возможности были просто ошеломляющи, но посмотрите на свой персональный компьютер — сегодня винчестер в 4 Гбайт явно маловат для мультимедийных применений! Процессор 80386 выпускался не только корпорацией Intel, но и многими другими фирмами в самых разных модификациях. Например, наиболее популярным вариантом корпуса стал пластмассовый с планарными выводами, которые припаивались к материнской плате, что не допускало смены процессора. А компьютеры с таким типом процессора, которые до сих пор с успехом используются, имеют тактовые частоты 33 и 40 МГц. Заметим, что для промышленных компьютеров даже сейчас выпускаются не только процессоры 386, но и 16-разрядные 8088 и 80286. Несмотря на тщательность проработки конструкции, к великому сожалению, в первых версиях процессора Intel 386 содержалась ошибка, касающаяся выполнения 32-разрядных арифметических операций. Поэтому на корпуса процессоров, которые неправильно функционируют в 32-разрядном режиме, нанесена маркировка «16 bit operations only». To есть такие процессоры могут правильно выполнять только программы, работающие в 16-разрядном режиме, а, например, установить Windows 95 на компьютер с таким процессором не удастся. Так как многие возможности Intel 386 довольно долгое время были не востребованы широким кругом пользователей, то для уменьшения цены на компьютеры в 1988 г. был выпущен процессор, который маркировался суффиксом SX. Процессор Intel 386SX, как и 8088, обладал сокращенной в два раза шиной данных, а для адресации ячеек памяти использовалось всего 24 разряда вместо 32-х. После выхода Intel 386SX полноразрядные варианты стали носить название Intel 386DX. Для портативных компьютеров в 1990 г. был выпущен процессор Intel 386SL. Он полностью повторял основные технические характеристики Intel 386SX. Для целей энергосбережения использовались технические решения, которые позволяли отключать неиспользуемые внутренние блоки. Кроме того, в архитектуру процессора включили кэш-память и средства управления памятью. Количество транзисторов в процессоре увеличилось до 855 000 (технология 1 мкм).

Intel 80386 («Интел 80386») — 32-битный микропроцессор третьего поколения архитектуры x86, выпущенный компанией Intel в октябре 1985. Первый 32-битный процессор компании. От предшественника (80286) его отличают следующие возможности: три режима работы (защищенный, реальный и виртуальный); 26 новых инструкций; 32-битная шина адреса, позволяющая адресовать до 4 гигабайт физической памяти.

В новом процессоре была использована 32-битная плоская модель памяти, отличная от сегментной, использовавшейся до этого. Эта модель будет использоваться во всех процессорах архитектуры x86 вплоть до появления 64-битных технологий AMD64 и EM64T.

Для выполнения операций с вещественными числами был разработан математический сопроцессор 80387. От 80287 он отличался оптимизированным набором инструкций, позволяющим за такт выполнять большее число команд. В виртуальном режиме процессор мог одновременно выполнять несколько задач, предназначенных для i8086.

Процессор выпускался по 1,5-1-микронной технологии с тактовой частотой 16, 20, 25 и 33 МГц в пяти модификациях: 80386DX для настольных компьютеров, бюджетный 80386SX (16-битный, с 24-битной шиной адреса), мобильный 80386SL (вариант 80386SX с пониженным энергопотреблением), а также 80376 и 80386EX для встроенных систем (варианты 80386SX, оба не поддерживали реальный режим). Были доступны частоты от 16 до 33 МГц. Кристалл процессора 80386 содержал примерно 275 тысяч транзисторов. На материнских платах 80386 впервые была установлена кэш-память.

Клоны 80386 выпускались многими компаниями: Cyrix, IBM, Texas Instruments, AMD и др. Следующим процессором от Intel, продолжившим развитие 80386, стал 80486.

Интерфейс процессоров 386DX и 386SX

Процессоры 386DX выпускались в корпусах PGA и PQFP (рис. 1 и 2 и табл. 1). Их интерфейс отличается от 8086 применением раздельных шин адреса и данных, конвейерной адресации, а также составом и назначением управляющих сигналов. По сравнению с интерфейсом 80286 появилась возможность динамического управления разрядностью шины данных и конвейеризацией адреса, изменился состав управляющих сигналов, назначение которых стало более отчетливым.

Процессоры 386SX выпускались в 100-выводном корпусе PQFP (рис. 3). Их интерфейс почти совпадает с DX, различия касаются разрядности шин адреса и данных (см. табл. 1 и 2). Дальнейшее описание непосредственно относится к процессору 386DX, а в конце приводятся отличия процессора 386SX.

Источник

История процессоров Intel. 386: первый 32-разрядный

В 1982 году компания Intel представила микропроцессор 80286, который стал первым чипом семейства x86, получившим полностью раздельные шины адреса и данных, а также защищённый режим и встроенные возможности управления памятью. Таким образом, благодаря этому процессору IBM-совместимые системы впервые получили возможность запуска сложных операционных систем с поддержкой многозадачности и защиты памяти.

Однако у 80286 было несколько проблем. Во-первых, единственным способом переключиться из защищённого режима обратно в реальный режим была перезагрузка компьютера. Во-вторых, DOS-программы могли выполняться в защищённом режиме только при выполнении большого количества условий, которые в реальных приложениях нарушались почти всегда. И если изначально предполагалось, что операционные системы OS/2 (совместная разработка IBM и Microsoft) и FlexOS 286 (разработанная компанией Digital Research) смогут одновременно запускать несколько DOS-приложений, то описанные выше ограничения поставили на этих планах крест. То же самое относилось и к Windows. Именно поэтому Билл Гейтс в своё время назвал 80286 «безмозглым процессором».

В 1985 году Intel представила процессор 80386, который стал первым 32-битным процессором семейства x86. Помимо расширения разрядности, в 80386 появился страничный доступ к памяти (что сделало возможным реализацию операционных систем с поддержкой виртуальной памяти). В защищённом режиме процессор эмулирует плоскую модель доступа к памяти, за счёт чего для приложений вся память (как физическая, так виртуальная) выглядит как единое адресное пространство. Ещё одним нововведением 80386 стал режим виртуального 8086 — по сути, один из ранних вариантов аппаратной виртуализации. В этом режиме эмуляция процессора 8086 работает как задача в защищённом режиме. Соответственно, пользователь может запускать программы, предназначенные для реального режима, параллельно с приложениями, работающими в защищённом режиме. Именно этот факт позволил Microsoft реализовать многозадачность для DOS-приложений в оболочке Windows 3.x и операционных системах Windows 95/98/ME.

Первые версии 80386 содержали 275000 транзисторов, то есть были практически на порядок более сложными, чем 8086. Планировалось, что изначально тактовая частота процессора составит минимум 16 МГц, однако из-за сложности чипа выход годных экземпляров, способных работать на такой частоте, был невысоким, поэтому нижний порог был снижен до 12 МГц. Впоследствии были выпущены процессоры 80386 с тактовой частотой 16, 20, 25 и 33 МГц.

Выход на рынок

Несмотря на передовые технические характеристики, процессор 80386 был прохладно воспринят IBM, которая на тот момент оставалась лидером рынка ПК. Компьютер с 32-разрядным процессором, способный адресовать до 4 ГБ оперативной памяти и запускать сразу много приложений в многозадачном режиме, был слишком похож на гораздо более дорогие мейнфреймы и миникомпьютеры IBM. Именно поэтому компания решила попросту игнорировать новинку и ограничиться процессором 286 для своих PC.

Но, как это часто бывает, природа не терпит пустоты, поэтому жёлтую майку лидера-инноватора решила примерить молодая и амбициозная компания Compaq. Выпущенный в октябре 1985 года Compaq Desqpro 386 стал самым быстрым персональным компьютером в мире на тот момент, хитом продаж и любимцем всех обозревателей. И хотя для массового пользователя эпоха 32-битных вычислений не наступила вплоть до выхода Windows 95, требовательные приложения (особенно игры) очень быстро начали использовать усовершенствованный защищённый режим процессора. Появился даже целый класс системных утилит — «расширителей DOS» (DOS Extenders), которые позволяли создавать DOS-приложения, работающие в защищённом режиме. Самым популярным из них был DOS/4G (позже переименованный в DOS/4GW), использовавшийся большинством компьютерных игр.

Интересный факт: с выходом 80386 компания Intel решила отказаться от практики лицензирования своих процессоров сторонним производителям. Вместо этого производство 80386 было запущено одновременно на трёх фабриках, а Энди Гроув, который к тому моменту уже стал главным исполнительным директором Intel, сумел убедить покупателей, что этого достаточно для обеспечения бесперебойных поставок процессора. В результате Intel в одночасье превратилась из «одного из многих поставщиков процессоров» в ключевого игрока PC-индустрии. Одновременно с этим компания приняла решение отказаться от производства памяти и полностью переориентироваться на производство процессоров. Как показала практика, это было очень мудрое решение, поскольку во второй половине 1980-х выход на этот рынок японских полупроводниковых компаний и кризис перепроизводства привели к резкому падению цен на микросхемы памяти и финансовым проблемам производителей памяти.

Чип-долгожитель

У процессора 80386 была долгая и счастливая жизнь. В 1988 году была выпущена его удешевлённая версия 80386SX, которая отличалась от DX-версии разрядностью шины данных (16 бит против 32). Подобное упрощение позволило использовать с 80386SX наборы системной логики для процессора 80286, что было актуально для недорогих систем. Даже после выхода процессора 80486 (P4) топовые варианты 80386 (с тактовой частотой 33 МГц) часто использовались энтузиастами как более дешёвое и проверенное временем решение.

В середине девяностых 80386 был окончательно вытеснен из компьютеров более производительными чипами. Однако в качестве процессора для встроенных решений он выпускался вплоть до 2007 года и даже успел стать основой некоторых смартфонов, включая Blackberry 950 и Nokia 9000 Communicator.

Nokia 9000 Communicator на базе процессора Intel 80386EX

80386 интересен ещё и тем, что после него базовый набор команд процессоров Intel оставался практически неизменным в течение 18 лет — вплоть до появления 64-битных расширений для x86 в 2003 году.

Викторина «50 лет закону Мура»

В этот раз мы предлагаем вам совершенно необычный конкурс, напоминающий закон Мура в действии. В течение двух недель мы проведем 5 викторин. По одной каждые три дня. И с каждым новым конкурсом количество разыгрываемых призов будет. удваиваться!

Среди всех, кто правильно ответит на все вопросы этой викторины мы разыграем сразу четыре памятных сувенира от компании Intel: портмоне. Этот тур конкурса проводится с 20 по 22 апреля (включительно). Победитель будет выбран в результате жеребьевки. Его имя и правильные ответы викторины будут опубликованы не позднее 26 апреля. В конкурсе, традиционно, могут участвовать только жители Украины. И не могут — сотрудники компании Magnet и их родственники.

Источник

Общая информация Запущен Октябрь 1985 г. Снято с производства 28 сентября 2007 г. Общий производитель (и) Спектакль Максимум. Тактовая частота процессора От 12 МГц до 40 МГц Ширина данных 32 бит (386SX: 16 бит) Ширина адреса 32 бита (386SX: 24 бита) Архитектура и классификация Мин. размер элемента От 1,5 мкм до 1 мкм Набор инструкций x86-32 Физические характеристики Транзисторы

СОДЕРЖАНИЕ

Архитектура

Регистры Intel 80386

3 1 . 1 5 . 0 7 . 0 (битовая позиция) Основные регистры (8/16/32 бит) EAX ТОПОР AL Регистр ccumulator EBX BX BL В аза регистр ECX CX CL С р а ф зарегистрироваться EDX DX DL D регистр ата Индексные регистры (16/32 бит) ESI SI S сходный код I NDEX EDI DI D estination I NDEX EBP BP Б азе P ointer ESP SP S липкости Р ointer Счетчик программ (16/32 бит) EIP IP Я nstruction P ointer Селекторы сегментов (16 бит) CS С одой S egment DS Д ата S egment ES E Xtra S egment FS F S egment GS G S egment SS S tack S egment Регистр статуса 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 (битовая позиция) V р N IOPL О D я Т S Z А п 1 C EFlags

В 386 было добавлено несколько новых инструкций: BSF, BSR, BT, BTS, BTR, BTC, CDQ, CWDE, LFS, LGS, LSS, MOVSX, MOVZX, SETcc, SHLD, SHRD.

Были добавлены два новых сегментных регистра (FS и GS) для программ общего назначения, одно машинное слово состояния 286 выросло в восемь управляющих регистров CR0 – CR7. Для аппаратных точек останова добавлены регистры отладки DR0 – DR7. Для доступа к ним используются новые формы инструкций MOV.

80486 и P5 Pentium линейки процессоров были потомками 80386 дизайна.

Типы данных 80386

Следующие типы данных напрямую поддерживаются и, таким образом, реализуются одной или несколькими машинными командами 80386 ; эти типы данных кратко описаны здесь:

Пример кода

Следующий исходный код сборки 80386 предназначен для подпрограммы, _strtolower которая копирует строку символов ASCIIZ с завершающим нулем из одного места в другое, преобразуя все буквенные символы в нижний регистр. Строка копируется по одному байту (8-битный символ) за раз.

Варианты чипа

80386SX

i386SL

Важность бизнеса

AMD представила свой совместимый процессор Am386 в марте 1991 года после преодоления юридических препятствий, положив конец 4,7-летней монополии Intel на 386-совместимые процессоры. С 1991 года IBM также произвела 386 микросхем по лицензии для использования только в ПК и платах IBM.

Совместимые

Ранние проблемы

Первоначально Intel планировала дебютировать 80386 на частоте 16 МГц. Однако из-за низкой производительности вместо этого была введена частота 12,5 МГц.

Очень ранний 80386 на 12 МГц (A80386-12), до того, как была обнаружена ошибка 32-битного умножения

A80386-16 с пометкой «ТОЛЬКО 16-битное ПО» с ошибкой умножения.

Безошибочный A80386-16 с пометкой «ΣΣ»

Обновления, совместимые с контактами

Третьи стороны предложили широкий спектр обновлений для систем SX и DX. Самые популярные из них были основаны на ядре Cyrix 486DLC / SLC, которое обычно предлагало существенное улучшение скорости за счет более эффективного конвейера команд и внутреннего кэша L1 SRAM. Кэш обычно составлял 1 КБ, а иногда и 8 КБ в варианте TI. Некоторые из этих микросхем обновления (например, 486DRx2 / SRx2) продавались самими Cyrix, но чаще всего их можно было найти в наборах, предлагаемых такими специалистами по обновлению, как Kingston, Evergreen и Improve-It Technologies. Некоторые из самых быстрых модулей обновления ЦП были представлены семейством IBM SLC / DLC (примечательным своей кэш-памятью L1 объемом 16 КБ) или даже самим Intel 486. Многие комплекты обновления 386 рекламировались как простые заменяемые компоненты, но часто требовали сложного программного обеспечения для управления кэш-памятью или удвоением частоты. Частично проблема заключалась в том, что на большинстве материнских плат 386 линейка A20 полностью контролировалась материнской платой, а ЦП не знал об этом, что вызывало проблемы с ЦП с внутренними кэшами.

В целом было очень сложно настроить обновления для получения результатов, указанных на упаковке, и обновления часто были не очень стабильными или не полностью совместимыми.

Модели и варианты

Ранние модели на 5 В

80386DX

Оригинальная версия, выпущенная в октябре 1985 года.

RapidCAD

Специально упакованный Intel 486 DX и фиктивный блок с плавающей запятой (FPU), разработанный в качестве совместимой по выводам замены процессора Intel 80386 и 80387 FPU.

Версии для встраиваемых систем

80376

Это была встроенная версия 80386SX, которая не поддерживала реальный режим и пейджинг в MMU.

i386EX, i386EXTB и i386EXTC

3,3 В или 20 МГц при 3,0

3,6 В или 25 МГц при 4,5

3,6 В или 25 МГц при 3,0

5,5 В или 33 МГц при 4,5

i386CXSA и i386SXSA (или i386SXTA)

Прозрачный режим управления питанием, встроенные MMU и TTL-совместимые входы (только 386SXSA). Может использоваться с FPU i387SX или i387SL.

5,5 вольт (25 и 33 МГц); 4,75

i386CXSB

Моральное устаревание

Windows 95 была единственной версией из серии Windows 9x, которая официально поддерживала 386, требуя, по крайней мере, 386DX, хотя рекомендуется 486 или лучше; Windows 98 требует 486DX или выше. В Windows NT семейства, Windows NT 3.51 была последней версией с поддержкой 386.

Источник