Intel 80386DX

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Версия от 18:53, 1 апреля 2016; andrey kulikov (обсуждение | вклад) (Новая страница: «'''Intel 80386DX''' (''Double-word external''), также известный как i386 или просто 386 - высокопроизводительный 3…»)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)

Intel 80386DX (Double-word external), также известный как i386 или просто 386 - высокопроизводительный 32-битный микропроцессор третьего поколения архитектуры x86, представленный в 1985 году. Процессор позиционировался как производительное решение для настольных систем. Он производился по CHMOS IV технологии, имел 275000 транзисторов и потреблял 400 мА.

История версий

  • 16 февраля 1987 года анонсирована модель с частотой 20 МГц;
  • 4 апреля 1988 года с частотой 25 МГц
  • 10 апреля 1989 года с частотой 33 МГц

Приставку DX эти процессоры получили только после появления 16 июня 1988 года линейки процессоров 80386SX. Приставка DX означает, что у процессора 32-х разрядная внешняя шина данных (Double-word external).

Эта модель будет использоваться во всех процессорах архитектуры x86 до появления 64-битных технологий AMD64 и EM64T. Копии 80386 выпускались многими компаниями, например, Cyrix, IBM, Texas Instruments, AMD.


Интерфейс процессоров 386DX

Процессор выпускался в двух вариантах корпуса PQFP-132 или в керамическом PGA-132. PQFP-132 имели литеру «NG» в начале названия, например, NG80386DX25. В керамическом корпусе имели литеру «A» в начале названия, например, A80386DX25. Их интерфейс отличается от 8086 применением раздельных шин адреса и данных, конвейерной адресации, а также составом и назначением управляющих сигналов.
Самым популярным вариантом корпуса является пластмассовый с планарными выводами, которые припаивались к материнской плате, а следовательно не допускали смены процессора.

Совместимость с предыдущими версиями

Процессор i386 полностью совместим с предылущими версиями— процессорами 8086—80286.
Он выполняет предназначенные для них программы без необходимости изменения кода (или с минимальными изменениями) и перекомпиляции и делает это эффективнее:

  • затрачивает меньшее число тактов синхронизации на выполнение;
  • за счёт использования новых технологий имеет более высокие тактовые частоты;
  • имеет увеличенный буфер предвыборки команд — 16 байт (приблизительно 5 команд); //буфер предвыборки обеспечивает меньшее количество обращений за командами и исключает лишние обращения в память в коротких циклах и выполнении строковых команд.


Изменения

  • архитектура оптимизирована для работы с 32-х разрядными словами
  • 32-х разрядными стали регистры, адресация (в защищенном режиме), шины данных, шины адреса.
  • Все сегменты задачи размещались в одном адресном пространстве памяти до 4 Гб (плоская память).
  • Улучшение поддержки многозадачности
  • Работа в защищенном режиме: страничный режим адресации, снятие ограничения на размер сегмента
  • Использование виртуальной памяти
  • Эмуляция работы процессоров 8086
  • Виртуальный, реальный и защищенный режимы работы
  • Быстрое переключение между реальным и защищенным режимами без имитирования перезагрузки процессора
  • 26 новых инструкций
  • На материнских платах установлена кэш-память (до 128 Кб)
  • Расширенное отладочное обеспечение

Несмотря на то, что i386 является серьёзной переработкой процессора 80286 считается, что архитектура процессоров x86 ни разу не переделывалась настолько сильно. В процессорах этой архитектуры впервые были введены основные механизмы поддержки современных 32-разрядных операционных систем для PC-совместимых платформ.


Ошибки первых версий

В первых моделях содержалась ошибка, время от времени приводящая к зависанию системы при работе с 32-разрядными числами в таких программах как OS/2 2.x, UNIX/386, или Windows в расширенном режиме. Поэтому на корпуса уже произведенных процессоров, которые неправильно функционируют в 32-разрядном режиме, нанесена маркировка "16 bit operations only". Вследствие некоторых проблем, в том числе из-за отсутствия 32-битных операционных систем ошибку удалось выявить и устранить лишь в апреле 1987 года. Не имеющие ошибку роцессоры были промаркированы символом «ΣΣ» и/или одним символом «IV».

Таблица: сравнение характеристик 386DX

Компания Intel Intel, AMD, Cyrix AMD, Cyrix
Название процессора 80386DX 80386DX 80386DX
Код -- -- --
Поколение процессора Третье Третье Третье
Версия 80386DX
-16; 80386DX
-20; 80386DX
-25 80386DX
-33 80386DX
-40
Выпуск Октябрь 1985; Февраль 1987; Апрель 1988 Апрель 1989 -
Тактовые частоты (MHz) 16; 20; 25 33 40
Технология процессора CMOS CMOS CMOS
Техпроцесс (микроны) 1.5 – 1.0 1.5 – 1.0 1.5 – 1.0
Транзисторы 275000 275000 275000
Площадь кристалла (〖мм〗^2) 42 42 42
Напряжение питания (V) 5 5 5
Максимально потребляемый ток (А) 0.39 0.39 0.39
Масимально потребляемая мощность (Вт) 1.95 1.95 1.95
Корпус 132-контактный керамический PGA, 132-контактный PQFP 132-контактный керамический PGA, 132-контактный PQFP 132-контактный керамический PGA, 132-контактный PQFP
Разъем Гнездо “Socket”, припаивается к плате Гнездо “Socket”, припаивается к плате Гнездо “Socket”, припаивается к плате
Разрядность внешней шины данных (бит) 32 32 32
Максимальная пропускная способность шины данных (Mбайт/сек) 63.6; 76.3; 95.4 127.2 152.6
Разрядность внешней шины адреса (бит) 32 32 32
Максимальная адресуемая память 4 Гб 4 Гб 4 Гб
Набор инструкций x86 (150 инструкций, не считая модификаций) x86 (150 инструкций, не считая модификаций) x86 (150 инструкций, не считая модификаций)
Режимы работы процессора Реальный, Защищенный, Виртуальный Реальный, Защищенный, Виртуальный Реальный, Защищенный, Виртуальный
Разрядность регистров (бит) 32 32 32
Математический сопроцессор Дополнительный 80387 процессор Дополнительный 80387 процессор Дополнительный 80387 процессор


Структурная схема системной платы

Структурная схема системной платы

Системная плата i386DX имеет следующие особенности:

  1. Используется модернизированный ISA-интерфейс, содержащий дополнительный разъем для организации доступа в подсистему DRAM по 32-битовой шине данных;
  2. Управление обменом выполняется CPU i386 в режиме конвейеризации адресов в 32-битовом формате (pipelined mode);
  3. Аппаратно-программные средства обеспечивают доступ к DRAM в режиме чередования банков памяти (interleaving organization);
  4. Допускается страничный, по 2 Кбайт, режим Page Mode работы ОЗУ;
  5. В некоторых контроллерах дополнительно программируются регистры конфигурации портов ввода-вывода для повышения гибкости работы системы
  6. ПЗУ базовой системы ввода-вывода ROM BIOS объемом 64 Кбайт содержит программу Extended CMOS SetUp или New SetUp, из которой загружаются порты регистров конфигурации, вследствие чего могут быть изменены параметры теневой ОЗУ (Shadow RAM), отменена проверка паритета DRAM (Рarity Check DRAM), обеспечивается независимое программирование рабочей скорости CPU, DMA, системной шины, задержки в управлении памятью и устройствами ввода-вывода;
  7. В составе копии IBM PC\AT для периферийного оборудования возможно установить менеджер режимов питания, позволяющий переводить модули обрамления в экономичный режим энергопотребления, если ВС находится в режиме простоя (Ti-Idle). Сам менеджер имеет автономную систему питания и организован на чипе i82347


Обозначения:

  • CPU - центральный процессор;
  • FPU - математический сопроцессор;
  • SC - System Control - системный контроллер;
  • ABF - Addres Buffers - буферы адреса (303 - старшей, 304 - младшей) частей адреса;
  • DBF - Data Buffer - буфер данных;
  • МС - Memory Controller - контроллер ОЗУ;
  • BFS - Buffers - буферы памяти (КЭШ);
  • DRAM - ОЗУ;
  • I/O Bus - приемопередатчики шин;
  • ROM BIOS - системное ПЗУ;
  • АТ - адаптеры и контроллеры расширения системной шины;
  • IPC - Integrated Peripheral Controller - интегральный контроллер периферии;
  • KBDC - Keyboard Controller - контроллер клавиатуры;


См. также