MICROPROCESADORES80286 – 80386 –

80486PROFESOR: Juan Dávila C.ALUMNO: Jorge Luis Raraz TinocoCICLO: VAÑO: 2011

MICROPROCESADORES

80286

MICROPROCESADORES 80286• DESCRIPCIÓNEl Intel 80286 (llamado oficialmente iAPX 286, también conocido como i286 o 286) .

Es un microprocesador de 16 bits de la familia x86, que fue lanzado al mercado por Intel el 1 de febrero de 1982. Cuenta con 134.000 transistores. Al igual que su primo contemporáneo, el 80186, puede correctamente ejecutar la mayor parte del software escrito para el Intel 8086 y el Intel 8088. 

Las versiones iniciales del i286 funcionaban a 6 y 8 MHz, pero acabó alcanzando una velocidad de hasta 25 MHz. A pesar de su gran popularidad, hoy en día quedan pocos ordenadores con el i286 funcionando. El sucesor del i286 fue el Intel 80386, de 32 bits

• HISTORIA

Microprocesador 80286

Intel 80286 a 10 MHz

Producción 1982 — 1993

Fabricante(s) IntelAMDHarris CorporationSiemens AGIBM

Frecuencia de reloj de CPU 6 MHz a 25 MHz

Longitud del canal MOSFET 1.5 µm

Conjunto de instrucciones x86

Zócalo(s) PGA, CLCC y PLCC de 68 pines

Tras las versiones iniciales a 6 y 8 MHz, Intel lanzó un modelo a 12,5 MHz.  AMD y Harris ampliaron esa velocidad a 20 MHz y 25 MHz, respectivamente. En promedio, el 80286 tenía una velocidad de unas 0,21 instrucciones por ciclo de reloj.  El modelo de 6 MHz operaba a 0,9 MIPS, el de 10 MHz a 1,5 MIPS, y el de 12 MHz a 1.8 MIPS.

AMD 80286 (versión de 16 MHz)

• ARQUITECTURAEl rendimiento del 80286 por ciclo de reloj es más del doble que el de sus predecesores, el Intel 8086 y el Intel 8088). De hecho, el aumento del rendimiento por ciclo de reloj puede ser el mayor entre las diferentes generaciones de procesadores x86. El cálculo de los modos de direccionamiento más complejos (como base + índice) utilizaban menos ciclos de reloj porque eran realizados por un circuito especial en el 286; el 8086, tenía que realizar el cálculo de la dirección efectiva en la ALU general, tomando muchos ciclos. Además, las operaciones matemáticas complejas (como MUL/DIV) tomaban menos ciclos que en el 8086.

Al tener un bus de direcciones de 24 bits, es capaz de direccionar hasta 16 MB de memoria RAM, mientras que el 8086 sólo puede direccionar 1 MB. Aunque el MS-DOS puede utilizar la RAM adicional (memoria extendida) mediante una llamada a la BIOS INT 15h, AH=87h, o como disco RAM o mediante emulación de memoria expandida previamente habilitada mediante software la memoria extendida, el costo de la memoria y la rareza de software utilizando la memoria extendida significó que pocos ordenadores basados en el i286 tuvieron más de 1 MB de memoria. Adicionalmente, había una reducción de rendimiento involucrada al accesar la memoria extendida desde el modo real, como se indica a abajo.

El i286 fue diseñado para correr aplicaciones multitarea, incluyendo comunicaciones (como PBX automatizadas), control de procesos en tiempo real y sistemas multiusuario.

Arquitectura del 80286

• CARACTERÍSTICAS

Una de las características interesantes de este procesador es que fue el primer procesador x86 con modo protegido, en el cual existían cuatro anillos de ejecución y división de memoria mediante tablas de segmentos. En este modo trabajaban las versiones de 16 bits del sistema operativo OS/2. En este modo protegido se permitía el uso de toda la memoria directamente, habilitando que pudiera ser direccionada hasta 16 MB de memoria con la unidad de gestión de memoria (MMU) lineal del chip y con 1 GB de espacio de dirección lógica.

La MMU también ofrecía protección entre aplicaciones para evitar la escritura de datos accidental (o malintencionada) fuera de la zona de memoria asignada. Por diseño, una vez que el procesador entraba en el modo protegido, no podía volver al modo real compatible con el 8086 sin un reset iniciado por hardware. En el IBM PC/AT, IBM añadió circuitería externa como también código especializado ROM BIOS para habilitar una serie especial de instrucciones de programa para causar el reset, permitiendo la reentrada al modo real mientras se conservaba la memoria activa y el control. Aunque esto trabajaba correctamente, el método imponía una enorme penalización en el desempeño.

MICROPROCESADORES

80386

El Intel 80386 (i386, 386) es un microprocesador CISC con arquitectura x86. Durante su diseño se lo llamó 'P3', debido a que era el prototipo de la tercera generación x86. El i386 fue empleado como la unidad central de proceso de muchos ordenadores personales desde mediados de los años 80 hasta principios de los 90.

MICROPROCESADORES 80386• DESCRIPCIÓN

Microprocesador 386

En primer plano, un Intel 80386 DX a 33 MHz

Producción 1986 — Septiembre de 2007

Fabricante(s) IntelAMDIBM

Frecuencia de reloj de CPU 12 MHz a 40 MHz

Longitud del canal MOSFET 1.5 µm a 1 µm

Conjunto de instrucciones x86 (IA-32)

Zócalo(s) PLCC de 68 pines

• ARQUITECURAEl procesador i386 fue una evolución importante en el mundo de la línea de procesadores que se remonta al Intel 8008. El predecesor del i386 fue el Intel 80286, un procesador de 16 bits con un sistema de memoria segmentada. El i386 añadió una arquitectura de 32 bits y una unidad de traslación de páginas, lo que hizo mucho más sencillo implementar sistemas operativos que emplearan memoria virtual.Intel introdujo posteriormente el i486, pero ni éste ni sus sucesores han introducido tantos cambios en la arquitectura x86 como el i386 con su sistema de direccionamiento plano de 32 bits. Otros microprocesadores, como el Motorola 68000tenían direccionamiento plano desde mucho antes.La mayoría de las aplicaciones diseñadas para ordenadores personales con un procesador i486 posterior al i386 funcionarán en un i386, debido a que los cambios del conjunto de instrucciones desde el i386 ha sido mínimo. Además el uso de las nuevas instrucciones puede ser evitado fácilmente. Adaptar un programa para el i286 es mucho más difícil.

Arquitectura del 80386

• VERSIONES80386SX

Después de que comenzara la producción del 80386, Intel introdujo el Intel 80386SX. El i386SX fue diseñado como una versión económica del i386 para competir con la versión del 286 producida por AMD, (el Am286). Los i386SX, como todos los i386, tienen una arquitectura de 32 bits, pero se comunican con el exterior mediante un bus externo de 16 bits (una situación parecida a la del Intel 8086 y el Intel 8088 en los primeros PC), y tiene un bus de direcciones de 24 bits, por lo que sólo puede direccionar 16 MiB. Esto hace que sean el doble de lentos al acceder al exterior, pero por el contrario el diseño de los circuitos auxiliares del microprocesador es mucho más sencillo. El i386 original fue renombrado a Intel 80386DX para evitar la confusión. Además, aprovechando el diseño del i386SX, Intel sacó al mercado una versión del i386SX llamada SX Now! que era compatible pin a pin con el i286, haciendo que los poseedores de ordenadores con el i286 pudieran actualizarse al i386SX sin cambiar de placa base.

386SLEl 386SL se introdujo como un procesador alternativo para portátiles. Ofrece varias opciones de ahorro de energía (por ej., SMM), además de varios modos "sleep" (reposo) para conservar la batería. Viene con soporte para una caché externa de 16 a 64 KiB. Las funciones extra causan que esta variante tenga 3 veces más transistores que el 386DX. El 386SL estuvo disponible inicialmente a 20 MHz de reloj, al que se añadió el modelo de 25 MHz posteriormente.

• OTROS USOSEl hardware de un piloto automático y aerodinámico típico es un conjunto de cinco CPUs 80386, cada una con su propio circuito impreso. El 80386 es un diseño barato y probado a fondo que puede implementar un verdadero ordenador virtual. Se han implementado nuevas prestaciones que lo convierten en resistente a la radiación y adecuado para uso aeroespacial, pero a este veterano diseño le favorece el bajo coste, su amplio uso, y el que su rendimiento y desarrollo de software está perfectamente caracterizado.

Otra aplicación del procesador 80386 fue el uso del mismo en CPUs para sistemas telefónicos, hoy en día gracias a su fiabilidad siguen funcionando sin inconvenientes

MICROPROCESADORES

80486

MICROPROCESADORES 80486• DESCRIPCIÓN

Los Intel 80486 (i486, 486) son una familia de microprocesadores de 32  bits con arquitectura x86 diseñados por Intel Corporation.

Los i486 son muy similares a sus predecesores, los Intel 80386. La diferencias principales son que los i486 tienen un conjunto de instrucciones optimizado, una unidad de coma flotante y un caché unificado integrados en el propio circuito integrado del microprocesador y una unidad de interfaz de bus mejorada. Estas mejoras hacen que los i486 sean el doble de rápidos que un i386 e i387 a la misma frecuencia de reloj. De todos modos, algunos i486 de gama baja son más lentos que los i386 más rápidos.

• ARQUITECTURA

La estructura interna hablando en términos numéricos es igual a la de un 80386. El tamaño de los registros y de los buses son de 32 bits. Mantiene los tres modos de operación: real, protegido y real virtual. Las diferencias reales con los 80386DX son que tiene un flag más, un estado de excepción más, 2 bits más en la tabla de entrada de páginas, 6 instrucciones y los registros de control tienen una longitud de 9 bits.

Se realizan también cambios en la arquitectura interna. Se crea un mayor número de líneas hardware lo que implica un incremento en la velocidad. Se imponen reglas de diseño más estrictas, lo que supone un reducción del tamaño del chip. Al reducirse el tamaño se reduce también el consumo y consiguientemente la temperatura que alcanza el chip, con lo cual lo podemos hacer funcionar a un mayor número de ciclos de reloj, lo que supondrá la aparición de los Overdrives.

Se incluye un coprocesador matemático interno que dobla las prestaciones de un 80387 trabajando a la misma velocidad. Se logra un diseño mejor y la comunicación entre el chip principal y el coprocesador matemático es interna, lo que mejora la velocidad en las transferencias y unas sincronizaciones más estrechas.La memoria cache (8 Kb) del microprocesador está dividida en 4 caches de 2 Kb cada una. Esto agiliza la ejecución de algunas aplicaciones. Si se asigna una memoria cache secundaria (L2) el rendimiento del micro puede aumentar hasta un 30 por ciento más.

• VERSIONES• 80486 DX: En abril de 1989 la compañía Intel presentó su nuevo microprocesador: el 80486 DX, con 1.200.000 transistores a bordo, el doble de la velocidad del 80386 y 100% de compatibilidad con los microprocesadores anteriores. El consumo máximo del 486DX de 50 MHz es de 5 watt.

• 80486 SX: En abril de 1991 introdujo el 80486 SX, un producto de menor costo que el anterior sin el coprocesador matemático que posee el 80486 DX (bajando la cantidad de transistores a 1.185.000).

• 80486 DX2: En marzo de 1992 apareció el 80486 DX2, que posee un duplicador de frecuencia interno, con lo que las distintas funciones en el interior del chip se ejecutan al doble de velocidad, manteniendo constante el tiempo de acceso a memoria. Esto permite casi duplicar el rendimiento del microprocesador, ya que la mayoría de las instrucciones que deben acceder a memoria en realidad acceden al caché interno de 8 KBytes del chip.

• 80486 SL: En el mismo año apareció el 80486 SL con características especiales de ahorro de energía.

• 80486 DX4: Siguiendo con la filosofía del DX2, en 1994 apareció el 80486 DX4, que triplica la frecuencia de reloj y aumenta el tamaño del caché interno a 16 KBytes.