인텔 80286

Intel 80286
인텔 80286
KL Intel i286.jpg
회색 세라믹 열 확산기가 있는 Intel A80286-8 프로세서
일반 정보
시작됨1982
중단됨1991[1]
일반 제조업체
퍼포먼스
최대 CPU 클럭 속도4MHz ~ 25MHz
FSB 속도4MHz ~ 25MHz
데이터 폭16비트
주소 폭
건축과 분류
명령 집합x86-16(MMU 포함)
물리적 사양
공동프로세서인텔 80287
패키지
    • 68핀 PLCC
    • 68핀 LCC
    • 100핀 PQFP(엔지니어링 샘플만 해당)
    • 68핀 PGA
역사
전임자8086, 8088(80186이 동시대인 동안)
후계자인텔 80386

인텔 80286[3](iAPX 286으로도[4] 시판되고 종종 인텔 286으로 불림)은 1982년 2월 1일에 도입된 16비트 마이크로프로세서다.그것은 분리된 비복수 주소와 데이터 버스를 가진 최초의 8086 기반 CPU였고 메모리 관리와 넓은 보호 능력을 가진 최초의 CPU였다.80286은 원래 nMOS(HMOS) 화신에서 약 134,000개의 트랜지스터를 사용했으며, 현대의 80186과 마찬가지로 초기 Intel 8086 및 8088 프로세서를 위해 작성된 대부분의 소프트웨어를 올바르게 실행할 수 있었다.[5][6]

80286은 1984년에 도입된 IBM PC/AT에 채용되었고, 1990년대 초까지 대부분의 PC/AT 호환 컴퓨터에서 널리 사용되었다.

역사 및 성과

AMD 80286(16MHz 버전)

인텔의 최초 80286 칩은 최대 클럭레이트 5, 6 또는 8 MHz에 대해 지정되었고 이후 12.5 MHz에 대해 출시되었다. AMD와 Harris는 이후 각각 16 MHz, 20 MHz, 25 MHz의 부품을 생산했다.인터실과 후지쯔는 또한 주로 배터리 구동 장치를 목표로 하는 인텔의 원래 고갈 부하 nMOS 구현의 완전한 정적 CMOS 버전을 설계했다.

평균적으로 80286은 최적화된 코드와 타이트한 루프에서 현저하게 더 빠를 수 있지만 각각 2회의 클럭 사이클에서 많은 명령이 실행될 수 있기 때문에 "일반적인" 프로그램에서 시계당 약 0.21의 지침을 갖는 것으로 측정되었다고 보고되었다.[7]6 MHz, 10 MHz, 12 MHz 모델은 각각 0.9 MIPS, 1.5 MIPS, 2.66 MIPS에서 작동하도록 측정된 것으로 알려졌다.[8]

80286의 후기 E-steping 수준은 초기 B-step 및 C-step CPU(AT 및 AT 클론에서 공통)에서 프로그래머와 운영-시스템 작성자에게 문제를 일으킨 몇 가지 중요한 에라타에서 벗어났다.이 E-2 스텝 파트는 1986년 후반에 사용 가능했을 것이다.[9]

인텔은 1985년경 이 마이크로프로세서를 Fujitsu Limited에 공급했다.[10]

변형

모델번호 빈도 기술 과정 패키지 개봉일 USD[list 1] 가격
80286-10[11] 10 MHz HMOS-III 1.5 μm 1985년 7월/8월 $155
80286-12[12] 12.5 MHz HMOS-III 1.5 μm 1985년 7월/8월 $260
MG80286[13] 1985년 9월/10월 $784
80286[14] 68핀 PGA[list 2] 1986년 1월/2월
80286[15] 68핀 PLCC[list 3] 1986년 1월/2월
  1. ^ 100개 분량으로.
  2. ^ 샘플링 Q3 1985
  3. ^ 샘플링 Q2 1986

건축

단순화된 80286 마이크로아키텍처
인텔 80286 사망

인텔은 개인용 컴퓨터가 286을 사용할 것으로 예상하지 않았다.[16]CPU는 통신(자동화된 PBX 등)과 실시간 프로세스 제어를 포함한 멀티태스킹 애플리케이션을 가진 다중 사용자 시스템을 위해 설계되었다.트랜지스터는 13만4천 개였으며, 8086년과 마찬가지로 주소 단위, 버스 단위, 명령 단위, 실행 단위 등 4개의 독립 단위로 구성되어 느슨하게 연결된(버퍼링된) 파이프라인으로 구성되었다.PLCC(플라스틱 리드 칩 캐리어), LCC(리드리스 칩 캐리어), PGA(핀 그리드 어레이) 패키지 등 68핀 패키지로 제작됐다.[17]

8086(또는 8088)에 대한 80286의 성능 증가는 많은 프로그램에서 클럭 사이클당 100% 이상일 수 있다(즉, 동일한 클럭 속도에서 두 배의 성능).이는 7년 후 i486(1989년)이나 오리지널 펜티엄(1993년)이 도입된 속도 향상과 완전히 비교해도 손색이 없는 큰 증가였다.이는 부분적으로 비복수 주소와 데이터 버스 탓도 있었지만 주로 주소 계산(base+index 등) 비용이 적게 든다는 사실에 기인했다.그것들은 80286년에 전용 장치에 의해 수행된 반면, 8086년 이전의 8086은 일반 ALU를 사용하여 효과적인 어드레스 계산을 해야 했고, 많은 경우에 몇 번의 추가 클럭 사이클을 소비했다.또한 80286은 지시의 사전 추출, 버퍼링, 점프의 실행, MUL/DIV와 같은 복잡한 마이크로코딩 수치 연산에서도 이전보다 효율적이었다.[18]

80286에는 8086의 모든 지시 외에 80186의 모든 새로운 지시사항인 ENTER, WEACK, BANT, INS, OUX, PUSHA, POPA, PUSH 즉시, IMU 즉시, 즉각적인 교대 및 회전 등이 포함되어 있었다.80286에는 또한 보호 모드에 대한 새로운 지침이 추가되었다: ARPL, CLTS, LAR, LGDT, LIDT, LLDT, LMSW, LSL, LTR, SGDT, SIDT, SLDT, SLDT, SMSW, STR, VER 및 VERW.보호 모드에 대한 일부 지침은 보호 모드를 설정 및 전환하기 위해 실제 모드에서 사용될 수 있거나 반드시 사용되어야 하며, 일부(SMSW 및 LMSW 등)는 실제 모드 자체에 유용하다.

인텔 80286은 24비트 어드레스 버스를 보유했고, 전작의 1MB 어드레스 가능성과 비교해 최대 16MB의 RAM을 어드레스할 수 있었다.또한 최대 1기가바이트의 가상 메모리, 세분화 및 구조화된 모듈형 소프트웨어를 처리할 수 있다.[19]그러나 메모리 비용과 1MB 이상의 메모리를 사용하는 소프트웨어의 초기 희귀성은 80286대의 컴퓨터가 1메가바이트 이상의 RAM을 가지고 거의 출하되지 않았다는 것을 의미했다.[18]또한, 아래와 같이 리얼 모드(DOS, 1990년대 중반까지 지배적인 PC 운영체제인 DOS가 실행되는)에서 확장된 메모리에 접속하는 것에 대해서는 성능 저하가 있었다.

특징들

Siemens 80286(10MHz 버전)
IBM 80286(8MHz 버전)

보호 모드

286은 x86 CPU 제품군 중 최초로 보호되는 가상 주소 모드를 지원했으며, 일반적으로 "보호 모드"라고 불린다.또한, 그것은 온칩 MMU 기능을 갖춘 최초의 상용 마이크로프로세서였다(동시대 Motorola 68010 및 NS320xx를 사용하는 시스템에는 선택적 MMU 컨트롤러가 장착될 수 있다).이를 통해 IBM의 호환성은 처음으로 고급 멀티태스킹 OS를 보유할 수 있으며 유닉스 중심의[citation needed] 서버/워크스테이션 시장에서 경쟁할 수 있게 된다.

멀티태스킹 운영 체제에 유용한 보호 모드인 80286에는 몇 가지 추가 지침이 도입되었다.

80286의 또 다른 중요한 특징은 무단 접속 방지다.이는 다음을 통해 달성된다.

  • 데이터, 코드 및 스택에 대해 서로 다른 세그먼트를 구성하고 중첩 방지.
  • 각 세그먼트에 권한 수준 할당권한 수준이 낮은 세그먼트는 권한 수준이 높은 세그먼트에 액세스할 수 없다.

80286(및 그것의 공동 프로세서 Intel 80287)에서는 다음과 같은 다른 유형의 숫자에 대해 산술 연산을 수행할 수 있다.

설계상 286은 하드웨어 개시 재설정 없이는 보호 모드에서 기본 8086 호환 리얼 어드레스 모드("리얼 모드")로 되돌릴 수 없었다.1984년 도입된 PC/AT에서 IBM은 소프트웨어가 재설정을 유발할 수 있도록 외부 회로와 ROM BIOS 및 8042 주변 마이크로컨트롤러에 전문 코드를 추가하여 활성 메모리를 유지하면서 리얼 모드 재진입을 허용하고 재설정을 시작한 프로그램에 제어를 복귀시켰다.(CPU가 재설정될 때마다 직접 제어권을 얻기 때문에 BIOS는 반드시 관련된다.)제대로 작동하긴 했지만 이 방법은 엄청난 성능 저하를 초래했다.

이론적으로, 실제 모드 애플리케이션은 특정 규칙(80286의 도입과 함께 새로 제안됨)을 준수한 경우 16비트 보호 모드에서 직접 실행될 수 있었지만, 많은 DOS 프로그램이 그러한 규칙에 부합하지 않았기 때문에, 보호 모드는 그 후속 프로그램인 32비트 Intel 80386이 등장하기 전까지 널리 사용되지 않았다.o 모드 사이를 쉽게 왕복하며 보호 모드 내에서 실제 모드의 에뮬레이션을 제공한다.인텔이 286을 설계할 때, 그것은 멀티태스킹 리얼 모드 애플리케이션을 설계할 수 있도록 설계되지 않았다; 실제 모드는 부트스트랩 로더가 시스템을 준비한 다음 보호 모드로 전환하는 간단한 방법이었다; 본질적으로 보호 모드에서 80286은 이전의 것과 유사한 많은 새로운 프로세서로 설계되었다.80286의 모드는 더 높은 클럭 속도, 더 빠른 명령 실행(클록 사이클로 측정), 그리고 24비트(16MB) 메모리 공간이 아닌 비복수 버스와 같은 장점을 가진 80186 CPU 코어의 고급 버전에서 이익을 얻을 수 있는 소규모 시스템에 제공되었다.

보호 모드를 지원하기 위해 ARPL, VERR, VERW, LAR, LSL, SMSW, SGDT, SIDT, SLDT, STR, LMSW, LGDT, LIDT, LLDT, LLDT, CLTS 등의 새로운 지침이 추가되었다.또한 새로운 예외(내부 인터럽트): 잘못된 opcode, 코프로세서 사용 불가, 이중 결함, 코프로세서 세그먼트 오버런, 스택 결함, 세그먼트 오버런/일반 보호 결함 등 보호 모드에 대해서만 해당된다.

OS 지원

80286의 보호모드는 PC에 확장 메모리를 추가하는 비용이 많이 들 뿐만 아니라 8086대의 대규모 사용자 기반을 지원하기 위한 소프트웨어의 필요성 때문에 출시 후 수년이 지나도록 PC 애플리케이션에서 일상적으로 활용되지 않았다.예를 들어, 1986년에 이것을 사용한 유일한 프로그램은 VDISK, PC DOS 3.0 및 3.1에 포함된 RAM 디스크 드라이버였다. DOS는 BIOS 호출(INT 15h, AH=87h), RAM 디스크 또는 확장 메모리의 에뮬레이션으로 보호 모드에서 사용할 수 있는 추가 RAM(확장 메모리)을 활용할 수 있었다.[18]난이도는 보호 모드인 구형 리얼 모드 DOS 프로그램과 비호환성이었다.그들은 단순히 이 새로운 모드에서 중요한 수정 없이 실행할 수 없었다.보호 모드에서는 메모리 관리와 인터럽트 처리가 실제 모드와 다르게 이루어졌다.또한, DOS 프로그램은 실모드가 제한 없이 할 수 있도록 허용했듯이 일반적으로 자신이 속하지 않은 데이터와 코드 세그먼트에 직접 접근할 수 있다. 반대로, 보호 모드의 설계 의도는 특별한 액세스가 명시적으로 허용되지 않는 한 프로그램이 자신의 세그먼트 이외의 세그먼트에 접근할 수 없도록 하는 것이었다.모든 세그먼트에 대한 모든 프로그램 액세스를 허용하는 보호 모드 환경을 설정할 수 있었지만(모든 세그먼트 설명자를 GDT에 넣고 그들에게 동일한 권한 수준을 할당함으로써), 이는 확장(24비트) 주소 공간을 제외한 보호 모드의 거의 모든 이점을 훼손했다.OS 개발자들이 직면하게 된 선택은 처음부터 시작하여 대부분의 구형 프로그램을 실행하지 않는 OS를 만드는 것이거나, 느리고 추한 DOS 버전(즉, 내부 기술적 관점에서 볼 때 추한 것)을 내놓는 것이었지만 여전히 구식 프로그램의 대부분을 실행하는 것이었다.또한 보호 모드는 8086 호환 리얼 모드에 비해 그 기능 지원을 정당화하기에 충분한 성능 이점을 제공하지 않았다. 실제로 멀티태스킹 시 작업 스위치를 제외하고, 일련의 추가 특권 검사를 통해 많은 지시를 늦춤으로써 성능상의 불이익만 초래했다.보호 모드에서 레지스터는 여전히 16비트였고 프로그래머는 여전히 실제 모드와 마찬가지로 64kB 세그먼트로 구성된 메모리 맵을 사용할 수밖에 없었다.[20]

1985년 1월, 디지털 리서치는 인텔과 협력하여 개발한 Concurrent DOS 286 1.0 운영체제를 시사회했다.제품은 8086 에뮬레이션을 실행하는 동안 사용자가 다중 사용자 멀티태스킹 작업을 수행할 수 있도록 보호 모드를 최대한 활용할 수 있도록 80286 네이티브 모드(즉, 보호 모드) 운영 체제로 엄격하게 기능할 것이다.[21][22][23]이것은 칩의 B-1 프로토타입 단계에서 효과가 있었지만, 디지털 리서치는 5월에 생산 레벨 C-1 단계에서 에뮬레이션의 문제를 발견했는데, 이것은 동시 DOS 286이 보호 모드에서 8086 소프트웨어를 실행하는 것을 허용하지 않을 것이다.Concurrent DOS 286의 출시는 인텔이 새로운 버전의 칩을 개발할 때까지 연기되었다.[21]디지털 리서치는 지난 8월 80286의 E-1 단계 샘플에 대한 광범위한 테스트 후 인텔이 문서화된 286 에라타를 모두 수정했다고 인정했지만 E-1 단계에서 실행되는 Concurrent DOS 286의 사전 릴리스 버전에는 여전히 문서화되지 않은 칩 성능 문제가 있다고 밝혔다.인텔은 디지털 리서치가 보호 모드에서 8086 소프트웨어를 에뮬레이션하는 방식을 취하고자 했던 방식이 원래 사양과 다르다고 말했다.그럼에도 불구하고 E-2 단계에서 그들은 디지털 리서치가 에뮬레이션 모드를 훨씬 더 빨리 실행할 수 있도록 하는 미세 코드의 사소한 변경을 실행했다.[9]IBM 4680 OS로 명명된 IBM은 원래 1986년 IBM Plant System 제품과 POS(Point-of-Sale) 터미널용 IBM 4680 컴퓨터의 기반으로 DR Concurrent DOS 286을 선택했다.[24]Concurrent DOS 286의 파생어인 Digital Research의 FlexOS 286 버전 1.3은 1986년에 개발되어 1987년 1월에 도입되었으며 이후 IBM이 IBM 4690 OS에 채택하였지만, 동일한 제한이 영향을 미쳤다.

빌 게이츠는 새로운 마이크로소프트 윈도우 환경이 286으로 여러 MS-DOS 애플리케이션을 실행할 수 없다는 것이 분명했기 때문에 80286을 "뇌사이드 칩"[25][when?]으로 지칭하는 것으로 유명하다.IBM이 원래 IBM과 마이크로소프트의 합작법인인 OS/2가 286(그리고 텍스트 모드)에서 실행될 것이라고 주장했기 때문에, 마이크로소프트와 IBM 사이의 분할에 대해서는 거의 틀림없이 책임이 있었다.

286의 보호 모드를 사용한 다른 운영 체제로는 마이크로소프트 Xenix(1984년경),[26] 코이스트([27]Coistent), 그리고 Minix(Minix)가 있었다.[28]이들은 MS-DOS 애플리케이션이나 다른 리얼 모드 프로그램을 실행하는 것을 목표로 하지 않았기 때문에 80286 보호 모드의 제한에 의해 덜 방해되었다.인텔은 후속 제품인 80386 칩에서 더 많은 메모리를 다루기 위해 보호 모드를 향상시켰고, 시장의 분산 요구를 충족시키기 위해 MS-DOS 호환성이 훨씬 뛰어난 보호 모드 내의 모드인 별도의 가상 8086 모드를 추가했다.[29]

지원 구성 요소

Intel 80286 마이크로프로세서에 연결되는 버스 인터페이스 구성요소 목록.

  • 82258 Advanced Direct Memory Access Controller – 초당 8MB의 전송 속도로 최대 32개의 하위 채널, 동시 처리 중인 비교, 확인, 변환 및 조립/분산 작업을 지원한다.16MB 어드레싱 범위도 지원한다.이것은 100달러의 수량으로 170달러에 구할 수 있었다.[30]
  • 82C284 클럭 제너레이터 및 드라이버 - Intel이 1985년경 이 82284 버전을 Fujitsu Limited에 두 번째로 소싱했다.[31]
  • 82288 버스 컨트롤러
  • 82289 버스 Arbiter

참고 항목

  • U80601 – 1989/1990년 동독에서 제조된 80286의 거의 동일한 사본.소련에서는 80286의 복제본이 KR1847VM286(러시아어: кр1847вв286)으로 지정되었다.[32]
  • iAPX, iAPX 이름용
  • LOADALL – 실제 모드에서 사용 가능한 모든 메모리에 액세스하는 데 사용할 수 있는 문서화되지 않은 80286/80386 지침
  • 윈도/286

참조

  1. ^ "CPU History - The CPU Museum - Life Cycle of the CPU". cpushack.com. Archived from the original on July 20, 2021. Retrieved September 6, 2021.
  2. ^ "1.5 µm lithography process - WikiChip". en.wikichip.org. Archived from the original on September 9, 2018. Retrieved January 21, 2019.
  3. ^ "Microprocessor Hall of Fame". Intel. Archived from the original on July 6, 2007. Retrieved August 11, 2007.
  4. ^ iAPX 286 Programmer's Reference (PDF). Intel. 1983. page 1-1. Archived (PDF) from the original on August 28, 2017. Retrieved August 28, 2017.
  5. ^ 8086 라인의 보다 단순한 사촌으로, 내장된 시스템을 위해 고안된 통합 주변 장치를 가지고 있다.
  6. ^ "Intel Museum – Microprocessor Hall of Fame". Intel.com. May 14, 2009. Archived from the original on March 12, 2009. Retrieved June 20, 2009.
  7. ^ "Intel Architecure [sic] Programming and Information". Intel80386.com. January 13, 2004. Retrieved April 28, 2009.
  8. ^ "80286 Microprocessor Package, 1982". Content.cdlib.org. Archived from the original on March 6, 2019. Retrieved April 28, 2009.
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  12. ^ Intel Corporation, "신제품 포커스 구성 요소: 80286 워크로어:1985년 7월/8월, 17페이지의 솔루션 "Tweep As Fast,"
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  24. ^ Melissa Calvo and Jim Forbes (February 10, 1986). InfoWorld (ed.). IBM to use a DRI operating system. p. 12. Archived from the original on April 21, 2019. Retrieved September 6, 2011.
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외부 링크