Реферат: Обзор x86 процессоров
Институт Переподготовки Кадров
Уральского Государственного Технического Университета
Кафедра микропроцессорной техники
Оценка работы
Члены комиссии
ОБЗОР ПРОЦЕССОРОВ I80X86Курсовая работа
Пояснительная записка
Руководитель
к.т.н. доцент И. Е. Мясников
Слушатель
Группа СП-913 А. А. Соколов
ЕКАТЕРИНБУРГ
1997
СОДЕРЖАНИЕ
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ………………………………………………………………………………………… -
СОДЕРЖАНИЕ …………………………………………………………………………………………………………… 3
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………… 4
1. КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОЦЕССОРОВФИРМЫ INTEL …………………………… 5
1.1 ПРОЦЕССОР i8086 ……………………………………………………………………………… 4
1.2 ПРОЦЕССОР i8088 ……………………………………………………………………………… 6
1.3 ПРОЦЕССОР i80286 …………………………………………………………………………… 8
1.4 ПРОЦЕССОР i80386 …………………………………………………………………………… 10
2.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ i80286 ……………………………………………… 11
2.1 Режим реальной адресации ……………………………………………………… 12
2.2 Режим защиты …………………………………………………………………………………… 13
2.3 Сопроцессор i80287 ………………………………………………………………………14
2.3.1 Условияпрограммирования i80287 ……………………… 15
3. Основные характеристики i80386 ……………………………………………… 16
3.132-битная архитектура ……………………………………………………………… 17
3.2 Высокопроизводительнаятехнология ……………………………… 18
3.3 Обеспечение работы свиртуальной памятью …………… 20
3.4 Механизмы защиты………………………………………………………………………………21
3.5 Совместимость смикропроцессорами 8086/80286…… 22
3.6 Способы адресации……………………………………………………………………………23
3.7 Главные типы данных………………………………………………………………………24
3.7.1 Типы данныхматематического сопроцессора… 25
заключение …………………………………………………………………………………………………………… 26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК…………………………………………………………………………27
ВВЕДЕНИЕ
Процессоры фирмыINTEL являются не самым лучшимрешением для персональных компьютеров, но благодаря тому, что i80х86 наследуют все свойства предыдущихмоделей — они получили самое широкое распространение в мире. Наряду с INTEL аналогичные процессоры выпускают идругие фирмы — AMD, TexasInstruments, Cyrix, NexGen, Motorola и другие. Многие из них отличаются не толькоколичеством элементов на кристалле, но и системой команд, архитектурой.
1. КРАТКИЙОБЗОР ПРОЦЕССОРОВ ФИРМЫ INTEL
1.1 ПРОЦЕССОР i8086
В1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором i8086. Размер его регистровбыл увеличен в два раза, что дало возможность увеличить производительность в 10 раз посравнению с 8080. Кроме того, размер информационных шин был увеличен до 16 разрядов, что даловозможность увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него вдва раза. Размер его адресной шины также был существенно увеличен — до 20бит. Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти. Как прямойпотомок i8080, i8086 унаследовал большую часть множества его команд. Регистрыэтого процессора были разработаны таким образом, что они могли обрабатывать как16-ти битные значения, так и 8-ми битные — также как это делал i8080. Память i8086 была также доработанаспециальным образом. Весь мегабайт оперативной памяти не представлялся единым полем, а былразделен на 16 сегментов величиной по 64К. Таким образом, память 8086 можно было представить, как объединенную вместе память нескольких i8080. i8086 работал с каждым сегментом по отдельности,не позволяя большим информационным структурам переходить через границысегментов. В некотором смысле i8086 опередил свое время. Малые компьютеры основывались на8-ми битной архитектуре, память была очень дорога,требовались дополнительные 16-ти битные микросхемы. Использование этогопроцессора предполагалось в 16-ти битных устройствах, которые не оправдывали свою цену в товремя.
1.2 ПРОЦЕССОР i8088
Через год после презентации 8086, Intel объявил о разработкемикропроцессора i8088. Он являлся очень похожим на i8086:
16-битные регистры, 20 адресных линий, тот женабор команд — все то же, за исключением одного, — шина данных была уменьшена до 8 бит. Этопозволяло полностью использовать широко распространенные в то время 8-битныеэлементы технического обеспечения.
Как шаг назад в истории разработки микропроцессоров i8088 мог потеряться вистории, как это было с i8085, не реши IBMреализовать свой первый персональный компьютер на его базе.Выбор IBM был объясним. Восьми битная шина данных позволяла использоватьимеющиеся на рынке микросхемы. Шестнадцати битная внутренняя структура давала
важные преимущества по сравнению с существующимимикропроцессорами. Как приемник 80-го микропроцессора, i8088 мог пониматьнезначительно доработанные программы, работающие с CP/M. По большому счету,все эти преимущества были временными, а в некоторых случаях и иллюзорными. Но восьми битный чип был еще и не дорогим.Последнее явилось более важнымаргументом, чем 16-битные регистры и легко адаптируемые программы CP/M. Итак, i8088 явился базой дляразработки семейства
малых компьютеров. Он подготовил почву длябыстрого создания совместимых настольных компьютеров.
Потенциально 8086 был в два раза производительней, и почти полностью совместим сi8088. Микропроцессоры i8088 и i8086 совместимы, но не взаимозаменяемы. Восемь дополнительных бит данных требовали8-ми дополнительных проводов. Таким образом подключение этих двух микросхембыло различным. Компьютер разрабатывался либо под один микропроцессор, либо под другой.
Вот некоторые выдержки из техническогоописания IBM PC XT:
Сердцем системной платы являетсямикропроцессор Intel 8088. Этотпроцессор представляет собой версию 16 — битного процессора Intel 8086 с8-битным выходом на внешнюю магистраль и является программно совместимым с процессором8086. Таким образом, 8088 поддерживает 16-битные операции, включая умножение иделение, и поддерживает 20-битную адресацию (до 1 Мбайта памяти). Он также работает в максимальном режиме.Поэтому в систему может быть добавлен сопроцессор. Процессор работает с тактовой частотой4.77 МГц. Эта частота, которая получается из частоты кварцевого генератора
14.31818 МГц, делится на 3 тактовым генератором процессора и на 4 для получениясигнала цветности 3.58 МГц, необходимого для цветного телевидения. При тактовойчастоте 4.77МГц цикл обмена по магистрали
8088 составляет четыре периода по 210 нс. или840 нс. Цикл вода/вывода требует пяти тактов по 210 нс. и составляет1.05 мкс.
Процессор поддерживается набором многофункциональных устройствобеспечивая четыре канала 20-битного прямого доступа к памяти, три 16-битныхканала таймеров-счетчиков и восемьприоритетных уровней прерывания...
ЦП8088 компьютера IBM PC производит выборку команды по адресу, интерпретирует ее,выполняет действие, требуемое этой командой, (например, сложение двух чисел),затем переходит к выполнению следующей команды. Если следующая команда ненаправит процессор 8088 непосредственнок определенной ячейке памяти, чтобы выполнить записанную там команду, процессорбудет двигаться от одной команды к другой по ячейкам памяти, расположенным последовательно (шаг за шагом).Наиболее существенная разница между пошаговым выполнением программы (последовательности команд) и пошаговойработой компьютера заключается в том, что компьютер IBM может выполнять около миллиона такихшагов в секунду...
Помере того, как появились микропроцессоры, состоящие из многих тысяч дискретных элементов, появилась возможность реализации дополнительныхфункций в рамках одной микросхемы. При разработке компьютера, помимомикропроцессора, используются и другие дополнительные устройства: контроллерыпрерываний, таймеры и контроллеры шин. Функции этих устройств технически можно реализовать в одном корпусе с микропроцессором. Однако эти возможности никогда не реализуютсяна практике. Микропроцессор, как и все дополнительные устройства, можетиспользоваться не только в компьютерах.
Помере развития компьютерной индустрии, рынком была проведена оптимизацияразделения функций между устройствами. И каждое устройство развивалось внаправлении реализации своихфункций. Intel продолжал совершенствовать своимикропроцессоры. В 1982 году был представлен микропроцессор i80186. Этот чип сталбазовым для создания целого ряда совместимых компьютеров и реализации турборежима.Так же был создан микропроцессор i80188 — приемник i8088.
1.3 ПРОЦЕССОР i80286
Презентация IBM персонального компьютера AT в 1984 году сфокусировала всевнимание на другой микропроцессор — i80286. Сам по себе микропроцессор был представлен еще в 1982 году. Естественно у 8086 и 80286 много общего, но i80286 обладает такимидополнительными качествами, которые сразу привлекли пристальное вниманиевсех связанных с компьютерной индустрией.Новый микропроцессор использует
полную 16-разрядную шину данных и 16-битныевнутренние регистры. Он был разработан для работы с частотой в 6 Мгц, а затем 8и 10 Мгц. Более того, i80286 способенреализовывать свои функции быстрее, чем это следует из простого роста частоты.
Вконечном счете, самым большимпреимуществом i80286 было то, что он имел способность работать с дополнительной памятью. Вместо 20-разряднойадресной шины i8088/i8086, i80286 имел 24-разрядную шину. Эти дополнительные 4 разряда давали возможность увеличить максимум адресуемой памяти до 16 М.
i80286 позволил такжеиспользовать виртуальную память. Название говорит само за себя, что виртуальная память организуется не накаких-то отдельных физических чипах. Более того, информация хранится где-то вовнешней памяти, но система обеспечивает к ней прямой доступ. i80286 снабжен специальнымисредствами, которые дают ему возможность отличать, к реальной или виртуальнойпамяти относится
любой байт. Эти средства реализуютсядополнительными схемами, включенными в микропроцессор. Они дают возможностьработать с 1Г памяти, включающую в себя 16М физической памяти и 1008М виртуальной.
Теоретически i80286 должен был преодолеть барьер адресуемой памяти в 1М, который был установленпредыдущими моделями. Но в действительности эта возможность не былареализована.
Проблема была частично в традициях, а частично в совместимости. Ковремени появления i80286 IBM PC имела гарантированный успех. Для i8088, i8086 было разработано огромное программноеобеспечение. Отказ от использования этих разработанных программ ставил подсомнение использование нового чипа. Для обеспечения совместимости с ранееразработанными чипами разработчики i80286 обеспечили его работу в двух режимах: вреальном и защищенном. Реальный режим был скопирован с режима работы i8086. Причем разработчикиработали так добросовестно, что внесли в реальный режим и ограничение поиспользованию только 1М памяти.
Чтобы использовать улучшенные возможности Intel 80286, фирма разработалазащищенный режим. Хотя отсутствовала программная совместимость с i8086, этот режим позволял использовать все 16М и даже1Г виртуальной памяти в программах, работающих в защищенном режиме.
Точно так же как и i8086 в свое время, i80286 давал такие огромные ресурсы памяти, потребность вкоторых ещё не назрела к томувремени. Поэтому этот режим не сразу был признан широкимкругом пользователей. Потребовалось почти три года, прошедших смомента презентации первой АТ и появлением операционной системы OS/2, работающей в этом режиме, и ознаменовавшей собойначало его широкого применения.
Имелись две причины медленной популяризации защищенного режима. Для программистов, работающих в DOS,существенным являлся вопрос перехода между реальным и защищенными режимами. Intel разработалпереход между режимами только в одном направлении. Микропроцессор начинал работутолько в реальном режиме, когда происходило тестирование всех 16М памяти, но для использования этого ресурса необходимобыло перейти в защищенный режим. Иначе пользователь мог довольствоваться только 1М памяти. Обратного перехода от защищенногорежима к реальному не существует — требуется перезагрузка.
Кроме того, защищенный режим реализовывал только частично чаяния программистов. Вся огромная память i80286 была разделена на сегментыпо 64К. Вместо того чтобы свободно использовать весь ресурс памяти,программистам приходилось мудрствовать, чтобы преодолеть эти барьеры между сегментами.
1.4 ПРОЦЕССОР i80386
i80386 был создан в 1985году. i80386 был создан при полной ясности всех требований, предъявляемых к микропроцессорам и компьютерам.i80386 имел все положительные качества своих предшественников. Всемикрокоды i80286 входили во множество микрокоманд i80386. Поэтому старое программноеобеспечение могло использоваться с i80386. Но вместе с тем у i80386 былидополнительные возможности. Особеннопривлекала возможность работать без ограничения связанного с сегментациейпамяти. Размеры регистров и шины данныхбыли увеличены до 32 бит. Информация передавалась и обрабатывалась в два раза быстрее, чем у 16-битного i80286.
Ссамого начала разработчики 80386 ставили перед собой задачу создать быстрый чип.При его создании использовалась CHMOS технология. Первые i80386 начали работать снаивысшей частотой, достигнутой для i80286. Затем появилась 20Мгц модель. В 1985 году предел был отодвинут до 25 Мгц. А вскоре и до 33 Мгц.
Сувеличением шины данных до 32 бит, число адресных линий также было увеличенодо 32. Само по себе это расширение позволило микропроцессору прямо обращаться к 4Гб физической памяти. Кроме того, он мог работать с 16 триллионами байт виртуальнойпамяти. Микропроцессор имел всенеобходимое для реализации последнего. Огромное преимущество давал способ организации памяти i80386. К ней можно былообращаться, как к одному большому полю, доступному для программ. То есть структуры данных и программы могли бытьобъемом в целую память. Разделение памяти на сегменты возможно, но не обязательно.Сегменты могут быть произвольны, а не ограничены по64К.
Кроме того, i80386 снабжен 16 байтами кэш-памяти. Это специально встроенное поле памяти используется для хранениянескольких команд микропроцессора. Независимо от производимых микропроцессоромрасчетов, специальная схема загружает в эту память код программногообеспечения, прежде чем в нем появится необходимость. Эта небольшая кэш-память помогает процессору работать болеепроворно без задержек, связанных с ожиданием загрузкиочередной команды из оперативной памяти.
Для того чтобы обеспечить совместимость с предыдущими микропроцессорами и с огромной библиотекойDOS-программ i80386 был разработан таким образом, чтобы быть, как можно больше похожим на i8086 и i80286. Как и егопредшественники, i80386 позволял работать в защищенном режиме с ограничением адресуемойпамяти в 1М. В этом режиме он загружал и выполнял все программы, разработанныена процессорах предшествующих поколений.
Среального режима i80386 мог быть переведён в защищенный режим, где он функционировал подобно 80286, за исключением объёма памяти.В этом режиме в распоряжении программиста было большепамяти, и он мог более гибко манипулировать ею, потому что мог изменять размерысегмента.
Впротивоположность i80286 — i80386 мог переходить изодного режима в другой без перезагрузки машины, а посредством команд программного обеспечения.
Новый режим, названный виртуальным режимом 8086 (Virtual mode), давал i80386 особенно большиесвободы по использованию многозадачных ОС. В этом режиме этот процессор работал не как один 8086, акак неограниченное их количество в одно и тоже время. Этот режим позволялпроцессору разбивать память на множество виртуальных машин, каждая из которых работала так, как будто онабыла отдельным компьютером на 8086 чипе.
2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ i80286
Микропроцессор i80286предусматривает 24-разрядную адресацию, 16-разрядный интерфейс памяти,расширенный набор команд, функции ПДП и прерываний,аппаратное умножение и деление чисел с плавающей запятой, объединенноеуправление памятью, 4-уровневую защиту памяти, виртуальное адресноепространство на 1 гигабайт (1 073 741 824 байта) для каждой задачи и два режима
работы: режим реальной адресации, совместимый смикропроцессором i8086, и режим защищенной виртуальной адресации.
2.1 Режим реальнойадресации
Врежиме реальной адресации физическая память микропроцессора представляет собойнепрерывный массив объемом до одного мегабайта. Микропроцессор обращается к памяти, генерируя 20-разрядные физическиеадреса. 20-разрядный адрес сегмента памяти состоит из двух частей: старшей 16-разрядной переменной частии младшей 4-разрядной части, которая всегда равна нулю. Таким образом, адресасегментов всегда начинаются с числа, кратного 16. В режиме реальнойадресации каждый сегмент памяти имеет размер 64 Кбайта иможет быть считан, записан или изменен. Если операнды данных или командпопытаются выполнить циклический возврат к концу сегмента, может произойтипрерывание или возникнуть исключительная ситуация; например, если младший байтслова смещен на FFFF, а старший байт равен 0000. Если в режиме реальнойадресации информация, содержащаяся в сегменте, не использует все 64 КБайт,неиспользуемое пространство может быть предоставлено другому сегменту в целяхэкономии физической памяти.
2.2 Режим защиты
Режим защиты предусматривает расширенное адресное пространствофизической и виртуальной памяти, механизмы защиты памяти, новые операции поподдержке операционных систем и виртуальной памяти. Режим защиты обеспечиваетвиртуальное адресное пространство на 1 гигабайт для каждой задачи в физическомадресном пространстве на 16 Мегабайт. Виртуальное пространство может быть больше физического, т.к. любоеиспользование адреса, который не распределен в физической памяти, вызываетвозникновение исключительной ситуации, требующей перезапуска.
Каки режим реальной адресации, режим защиты использует 32-разрядные указатели,состоящие из 16-разрядного искателя и компонентов смещения. Искатель, однако,определяет индекс в резидентной таблице памяти, а не старшие 16 разрядов адресареальной памяти. 24-разрядный базовый адрес желаемого сегмента памяти получаютиз таблиц памяти. Для получения физического адреса к базовому адресу сегмента добавляется16-разрядное смещение. Микропроцессор автоматически обращается к таблицам,когда в регистр сегмента загружается искатель. Все команды, выполняющиезагрузку регистра, обращаются к таблицам памяти без дополнительной программнойподдержки. Таблицы памяти содержат 8-байтовые значения, называемые описателями.
2.3 Сопроцессор i80287
Математическийсопроцессор i80287 позволяет ему выполнять скоростные арифметические илогарифмические операции, а также тригонометрические функции с высокойточностью. Сопроцессор работает параллельно с микропроцессором, это сокращаетвремя вычислений, позволяя сопроцессору выполнять математические операции, в то время как микропроцессор занимаетсявыполнением других функций. Сопроцессор работает с семью типами числовыхданных, которые делятся на следующие три класса:
— двоичные целые числа (3 типа);
— десятичные целые числа (1 тип);
— действительные числа (3 типа).
2.3.1 Условияпрограммирования i80287
Сопроцессор предлагаетрасширенный набор регистров, команд и типов данных для микропроцессора.Сопроцессор имеет восемь 80-разрядных регистров, которые эквивалентны емкостисорока 16-разрядных регистров в микропроцессоре. В регистрах можно хранить вовремя вычислений временные и постоянные результаты, что сокращает расходпамяти, повышает быстродействие, а также улучшает возможности доступа к шине.
Пространство регистров можно использовать как стек или какпостоянный набор регистров. При использовании пространства в качестве стека работа ведется только с двумя верхними стековымиэлементами. В следующей таблице показано представление больших и малых чисел вкаждом типе данных.
ТИПЫ ДАННЫХ
Тип данных
Число битов
Число верных значащих цифр
Целое слово
16
4
Короткое целое
32
9
Длинное целое
64
19
Упакованное десятичное короткое
80
18
Действительное длинное
32
6-7
Действительное временное
64
15-16
Действительное
80
19
3. Основныехарактеристики i80386
Микропроцессор 80386 дает разработчикусистем большое
число новых иэффективных возможностей, включая производительность от 3 до 4 миллионов операций в секунду,полную 32-битную архитектуру, 4 гигабитное (2 байт) физическое адресноепространство и внутреннее обеспечение работы со страничной виртуальной памятью.
Несмотря на введение в него последнихдостижений микропроцессорной техники, 80386 сохраняет совместимость по объектному коду с программным обеспечением, в большомколичестве
написанным дляего предшественников, 8086 и 80286. Особый интерес представляет такое свойство 80386, каквиртуальная машина, которое позволяет 80386 переключаться в выполнении программ, управляемых различными операционными системами, например, UNIX и MS-DOS. Этосвойство позволяет производителям оригинальных систем непосредственно вводитьприкладное программное обеспечение для 16-битных машин в системе на базе32-битных микропроцессоров.
Объединяя в себе производительностьсупермини ЭВМ и низкую стоимость и функциональную гибкость микропроцессора, 80386 может открыть новыерынки для микропроцессорных систем.
Применения, недопустимые прежде из-заневысокого быстродействия микропроцессоров или не экономности использования супермини ЭВМ, стали теперь практически осуществимы благодаря 80386. Такие новейшие применения, как машинное зрение,распознавание речи, интеллектуальные работы и экспертные системы, бывшие до недавнего времени восновном на стадии эксперемента, теперь могут быть предложены на рынке.
Для тго, чтобы удовлетворить требованиям будущих применений, мало иметь32-битные регистры, команды и шины. Эти основные свойства являются лишьотправной точкой для 80386.
3.1 32-битнаяархитектура
32-битная архитектура 80386 обеспечиваетпрограммные ресурсы, необходимые дляподдержки «больших » систем, характеризуемых операциями с большимичислами, большими структурамиданных, большими программами (илибольшим числом программ) и т.п. Физическое адресное пространство 80386 состоитиз 2 байт или 4 гбайт; его логическое адресное пространство состоит из 2 байт или 64 терабайт (тбайт). Восемь32-битных общих регистров 80386 могут быть взаимозаменяемо использованы какоперанды команд и как переменные различных способов адресации.
Типы данных включают в себя 8-, 16- или32-битные целые и порядковые, упакованные и неупакованные десятичные, указатели, строки бит, байтов,слов и двойных слов. Микропроцессор 80386
имеет полнуюсистему команд для операций над этими типами
данных, а также для управления выполнением программ.Способы
адресации 80386обеспечивают эффективный доступ к элементам
стандартных структур данных: массивов, записей, массивовзаписей и записей, содержащих массивы.
3.2Высокопроизводительная технология
32-битная архитектура не гарантируетвысокой производительности. Реализация потенциала архитектуры требует новейшеймикроэлектронной технологии, точногоразделения функций и внимания к внешним операциям кристалла, в особенности квзаимодействию процессора с памятью. Включение этих свойств обеспечивает 80386самую высокую произвидительность по сравнению с любым другим существующим микропроцессором.
Микропроцессор 80386 реализован с помощьютехнологии фирмы Intel CH MOSIII — технологического процесса, объединяющего всебе возможности высокого быстродействия технологии HMOS с малым потреблением технологии кмоп. Использование геометрии 1,5мкм и слоев металлизации дает 80386 более 275000 транзисторов на кристаллле.
Микропроцессор 80386 разделен внутри на 6 автономно и
параллельноработающих блоков с соответствующей синхронизацией. Все внутренние шины,соединяющие эти блоки, имеют разрядность 32 бит. Конвейерная организацияфункциональных блоков в 80386 допускает временное наложение выполненияразличных стадий команды и позволяет одновременно выполнять несколько операций.Кроме конвейерной обработки всех команд, в 80386 выполнение ряда важныхопераций осуществляется специальными аппаратными узлами. Блок умножения/деления80386 может выпонять 32-битное умножение за 9-41 такт синхронизации, взависимости 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 сознаками). Регистр группового сдвига 80386 может за один такт сдвигать от 1 до64 бит.
Во многих 32-битных применениях, в такихкак, например,
перепрограммируемые ЭВМ коллективного пользования, требуется
преобразованиелогических адресов в физические и защита памяти с помощью блока управленияпамятью, БУП. В других применениях, например, в системах управления в реальномвремени, это не требуется. Для большинства микропроцессорных систем с 32-битной архитектурой такое разделение функций реализуется путемиспользования дополнительного корпуса блока управления памятью. В отличие от них буп 80386 входит в составпроцессора, как один из двух функциональных блоков конвейерной структуры. Операционнаясистема, управляющая работой БУП, позволяет, например, системе реальноговремени обходить страничное преобразование. Введение управления памятью внутрь кристалла дает повышеннуюпроизводительность в системах, использующих БУП и не приводит к ее снижению втех систмах, которые БУП не используют. Такие характеристики стали возможныблагодаря
снижениюзадержек распространения, использованию внутреннего
полупериодноготактирования и параллельной работы.
Еще одно свойство, необходимое в однихприменениях и не
требующееся вдругих, это обработка больших чисел, в особенности в арифметических операциях с плавающей запятойс одинарной и двойной точностью. Операнды с плавающей запятой имеют большуюдлину, а необходимый набор команд для операций над ними является довольносложным; для реализации стандартного набора операций с плавающей запятой всоответствии со стандартом IEEE754 требуется несколько тысяч транзисторов. Вэтих целях в 80386 имеется аппаратное обеспечение совместной работы с отдельнымматематическим сопроцессором. К 80386 может быть подключен математический сопроцессор либо 80287, либо болеепроизводительный 80387. Для прикладного программного обеспечения сопроцессоры прозрачны; они лишь расширяют архитектуру 80386 с помощьюрегистров, типов данных и операций, требуемых стандартом IEEE754. Комбинация 80386 и 80387может исполнять 1,8 миллион операций.
32-битный процессор, работающий с частотой16 мгц, имеет
большеебыстродействие, чем большинство быстродействующих памятей, вследствии чего егопроизводительность может быть ограничена временами доступа кпамяти. 80386 был спроектирован так, чтобы с максимальной эффективностьюиспользовать как наиболее быстродействующие статистические ОЗУ, так и недорогие динамические ОЗУ. Для обращения к быстрой памяти,например типа кэш, 80386 вырабатывает двухтактный магистральный цикл для адреса/данных. (Памяти типа кэш 80386 могут иметь любойобъем от минимального полезного 4 кбайт до максимального, охватывающего всефизическое адресное пространство). Обращение к более медленной памяти (или к устройствам ввода/вывода)может производиться с использованиемконвейерного формирования адреса для увеличения времени установки данных после адреса до 3 тактов при сохранении двухтактных циклов впроцессоре. Вследствие внутреннего конвейерного форморования адреса при исполнении команды, 80386, как правило,вычисляет адрес и определяет следующий магистральный цикл во время текущегомагистрального цикла. Узел конвейерного формирования адреса передает этуопережающую информацию в подсистему памяти, позволяя, тем самым, одному банкупамяти дешифрировать следующий магистральный цикл, в то время как другой банк реагирует на текущий магистральный цикл.
3.3 Обеспечение работыс виртуальной памятью
Виртуальная память позволяет ставитьмаксимальный объем программы или группыпрограмм в зависимость от имеющегося адресного пространства на диске, а не от объема физической памяти (ОЗУ), которая внастоящее время приблизительно в 400раз дороже. Из вытекающей отсюдагибкости выигрывают изготовители оборудования (которые могут поставлятьизделия, отличающиеся лишь в конфигурациях памяти и в уровне производительности),программисты (которые могут предоставлять управление хранением программ операционным системам и избегатьнаписания программ с перекрывающимися структурами) и конечные пользователи (которые могут вводитьновые и большие по объему прикладные программы, не опасаясь нехватки памяти).
Виртуальная память реализуетсяоперационной системой с
соответствующейаппаратурной поддержкой. Микропроцессор 80386
обеспечиваетработу с системами виртуальной памяти с сегментной или страничной организацией. Сегментная виртуальная память больше подходи