NS320xx

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 14:33, 24 декабря 2016.
Версия от 14:33, 24 декабря 2016; mariya smolnikova (обсуждение | вклад)

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

NS320xx (320xx) - серия микропроцессоров от National Semiconductor. Первые 32-разрядные микропроцессоры общего назначения на рынке, но из-за ряда факторов, они не стали коммерчески успешными. Серии 320xx была также использован в качестве основы Swordfish микроконтроллера. Он был заменен архитектурой CompactRISC в середине 1990-х годов.

Архитектура

Процессоры имели 8 32-разрядных регистра общего назначения, а также ряд регистров специального назначения:

  • Указатель кадра
  • Указатель стека (по одному для каждого режима пользователя и администратора)
  • Статический базовый регистр, для ссылки на глобальные переменные
  • Ссылка на базовый регистр для динамически подключаемых модулей (объектно-ориентированный подход)
  • Счетчик команд
  • Регистр состояния процессора.
  • (Дополнительной системы регистров нет).

Набор команд похож на ISC архитектуру с двубайтовыми инструкциями, двусторонними операциями обращения к памяти, гибкими режимами адресации и длиной команд, кратными байту. Режимы адресации могут включать в себя до двух адресов со смещениями, относительных адресов для каждого из операндов. Кроме того, размеры инструкций могут быть различными, достигая максимального значения в 23 байта. Фактическое количество команд было значительно ниже, чем у современных процессоров с RISC архитектурой. В отличие от некоторых других процессоров, автоматическое увеличение значение базового регистра не предусмотрено. Единственным исключением был регистр стековый режим адресации, который может записывать в стек и получать значения из него. Операнды общего назначения были определены с использованием 5-битного адресного пространства. К этому можно добавить индексный байт(с указанием индексного регистра и 5-битовый базовый адрес) и до 2 смещений переменной длины в операнде.

Первые контроллеры: 32016 и 32032

NS32008 микропроцессор

Оригинальный 32016 имел 16-разрядную внешнюю шину данных, 24-разрядную внешнюю шину адреса и полный 32-битный набор команд. Он также включал в себя интерфейс сопроцессора, позволяя сопроцессорам, таким как FPU и MMU, которые будут присоединены как одноранговые узлы с главным процессором. MMU был основан для пожкачки по требованию виртуальной памяти, которая была самой необычной особенностью по сравнению с сегментированным подходом памяти, используемой конкуренции, и стал стандартом для того, как микропроцессоры выглядят сегодня. Архитектура поддерживает механизм перезапуска инструкции по неисправности страницы, которая была намного чище, чем подход Motorola. Опять же, серии 32000 подход стал стандартом поведения.

NS32081 FPU
NS32032 микропроцессор

Первый чип в серии первоначально назывался 16032, позже переименованный 32016 подчеркнуть свои 32-разрядную составляющую. Он стал доступен в 1982 году, и, возможно, был первым 32-битный чипом для массового производства и продажи. MC68000 был выпущен ранее с набором команд, поддерживающим 32-битные операции, но внутренняя реализация была 16-бит, так что 32-разрядные команды потребуется вдвое больше времени 16-битной инструкции. 16032 будет делать 32-разрядные команды так быстро, как 16-разрядные инструкции. НСК изменил методологию проектирования, чтобы создать систему проектирования на базе языка "Z". Она была разработана совместно с Университетом Тель-Авива, недалеко от центра дизайна "НСК", Израиль. "Z" язык был похож на сегодняшний Verilog и VHDL, но был Pascal-подобный синтаксис и был оптимизирован для конструкций двухфазных тактовых частот.

Набор команд был похож, но не совместим что популярного DEC VAX миникомпьютером. 32016 был очень похож на Motorola 68000, который также используется 32-разрядные архитектуру с 16-битной шиной данных и 24-битной шиной адреса. Одно из ключевых различий было использование в компании Motorola регистров адреса и регистров данных. Серия 32000 имела регистры общего назначения.

32032 был разработан в 1984 году, имел 32-битную шину данных (хотя сохраняя 24-разрядную шину адреса) для более высокой производительности. 32032 также был переименован в то же самое время, что и 16032, новое название было 32032. Существовал также 32008. Он был похож на MC68008, и столь же непопулярен. Оба эти чипа были разработаны, чтобы вписаться в оригинальной IBM PC, но были отвергнуты в пользу корпорации Intel 8088.

32332, 32532 и другие

В течение 1980-х годов, преемниками чипов стали NS32332 и NS32532, они сохраняли высокую степень совместимости, с значительно улучшенной надежностью и производительностью. К тому времени был сделан большой ущерб репутации, и эти чипы были проигнорированы большей частью рынка.

В 1985 году разработан NS32332, намного улучшенная версия 32032. Усовершенствования включают в себя: добавление новой выделенной адресации аппаратных средств (состоящий из высокоскоростных АЛУ), новый интерфейс системной шины / памяти / протокола, повышение эффективности протокола главного процессора и, наконец, усовершенствования микрокода ". Был также новый NS32382 MMU, FPU NS32381. Совокупный прирост производительности NS32332 составил 50 процентов относительно оригинального NS32032, и, следовательно, меньше, чем у главного конкурента, на MC68020.

NS32532 появился в начале 1987. Были запущены 20-, 25- и 30-МГц, это была полная реконструкция внутренней реализации с интегрированным кэшем / MMU и улучшена производительность памяти, что делает его в два раза производительный, чем конкурирующие MC68030 и i80386. NS32532 использовали существующий NS32381. NS32532 стал основным одним из немногих полностью реализованным аппаратным проектом (то есть работающим в реальной операционной системе, в данном случае Minix или NetBSD).

Полумифический NS32732 (иногда называют NS32764), первоначально предполагался в качестве преемника высокопроизводительным к NS32532. Но не пришел на рынок, производственное название Swordfish. Swordfish имел интегрированный блок с плавающей запятой, таймеры, контроллеры DMA и другие периферийные устройства, как правило, не доступные в микропроцессорах. Он имел 64-разрядную шину данных и внутренне разогнался от 25 до 50 МГц. Главным разработчиком Swordfish был Дональд Альперт, который продолжал управлять архитектурной командой проектирования Pentium. В центре внимания был Swordfish высокого класса Postscript laserprinters. Уроки, извлеченные из Swordfish были использованы для конструкций CompactRISC. В начале, оба были CompactRISC-32 и CompactRISC-16, разработанный с использованием "Z".

Ссылки