英特尔80286

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英特尔80286是一个16位的微处理器这是2月1日推出,1982.这是第一次为基础的CPU8086与分离的,非多路复用地址和数据总线,也是第一个具有内存管理和广泛保护能力的总线。英特尔80286在其最初的nMOS(HMOS)版本中使用了大约134,000个晶体管,就像当代的80186一样,它可以正确执行大多数为早期Intel8086和8088处理器编写的软件。 80286用于1984年推出的IBM...

英特尔80286

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英特尔80286是一个16位的微处理器这是2月1日推出,1982.这是xxx次为基础的CPU8086与分离的,非多路复用地址和数据总线,也是xxx个具有内存管理和广泛保护能力的总线。英特尔80286在其最初的nMOS(HMOS)版本中使用了大约134,000个晶体管,就像当代的80186一样,它可以正确执行大多数为早期Intel8086和8088处理器编写的软件

80286用于1984年推出的IBMPC/AT,然后广泛用于大多数PC/AT兼容计算机,直到1990年代初。

历史和表现

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Intel的xxx批80286芯片的xxx时钟频率指定为5、6或8MHz,之后的版本为12.5MHz。AMD和Harris后来分别生产了16MHz、20MHz和25MHz的部件。Intersil和富士通设计了英特尔原始耗尽负载nMOS实现的全静态CMOS版本,主要针对电池供电的设备。

据报道,平均而言,80286在“典型”程序中的每时钟速度约为0.21条指令,尽管在优化代码和紧密循环中它可以明显更快,因为许多指令可以在2个时钟周期内执行每个。据报道,6MHz、10MHz和12MHz型号经测量分别以0.9MIPS、1.5MIPS和2.66MIPS运行。

80286较晚的E-stepping级别没有几个重要的勘误表,这些勘误表会给早期B-step和C-stepCPU中的程序员和操作系统编写者带来问题(在AT和AT克隆中很常见)。这个E-2步进部件可能在1986年晚些时候上市。

英特尔80286的设计

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英特尔没想到个人计算机会使用286。CPU是为具有多任务应用程序的多用户系统设计的,包括通信(例如自动PBX)和实时过程控制。它有134,000个晶体管,由四个独立单元组成:地址单元、总线单元、指令单元和执行单元,组织成松散耦合(缓冲)流水线,就像在8086中一样。它采用68引脚封装生产,包括PLCC(塑料引线芯片载体)、LCC(无引线芯片载体)和PGA(引脚网格阵列))包。

在许多程序中,80286与8086(或8088)相比,每个时钟周期的性能提升可能超过xxx(即,在相同时钟速度下性能翻倍)。这是一个很大的增长,完全可以与七年后i486(1989)或最初的Pentium(1993)推出时的速度提升相媲美。这部分是由于非多路复用地址和数据总线,但主要是因为地址计算(例如base+index)成本较低。它们由80286中的专用单元执行,而较旧的8086必须使用其通用ALU进行有效的地址计算,在许多情况下会消耗几个额外的时钟周期。此外,80286在指令预取、缓冲、跳转执行以及复杂的微编码数字运算(如MUL/DIV)方面比其前身更高效。

除了所有8086指令之外,80286还包括80186的所有新指令:ENTER、LEAVE、BOUND、INS、OUTS、PUSHA、POPA、PUSH立即数、IMUL立即数和立即数移位和循环。80286还为保护模式添加了新指令:ARPL、CLTS、LAR、LGDT、LIDT、LLDT、LMSW、LSL、LTR、SGDT、SIDT、SLDT、SMSW、STR、VERR和VERW。保护模式的一些指令可以(或必须)在实模式下用于设置和切换到保护模式,还有一些(如SMSW和LMSW)对实模式本身很有用。

英特尔80286具有24位地址总线,能够寻址高达16MB的RAM,而其前身的寻址能力为1MB。然而,内存成本和使用1MB以上内存的软件的初始稀有性意味着80286计算机很少配备超过1MB的RAM。此外,如下所述,从实模式(其中DOS运行直到1990年代中期的主要PC操作系统)访问扩展内存会导致性能下降。

特点

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西门子80286(10MHz版本)IBM80286(8MHz版本)

保护模式

286是x86CPU系列中xxx个支持受保护的虚拟地址模式,通常称为“保护模式”。此外,它还是xxx款具有片上MMU功能的商用微处理器(使用同时代的摩托罗拉68010和NS320xx的系统可以配备可选的MMU控制器)。这将使IBM兼容机首次拥有先进的多任务操作系统,并在Unix主导的服务器/工作市场中展开竞争。

80286的保护模式引入了几条附加指令,对多任务操作系统很有帮助。

80286的另一个重要特性是防止未经授权的访问。这是通过以下方式实现的:

  • 为数据、代码和堆栈形成不同的段,并防止它们重叠。
  • 为每个段分配权限级别。具有较低权限级别的段不能访问具有较高权限级别的段。

在80286(及其协处理器Intel80287)中,可以对以下不同类型的数字执行算术运算:

  • 无符号压缩十进制,
  • 无符号二进制
  • 无符号解压缩十进制,
  • 签名的二进制文件,
  • 浮点数(仅带有80287)。

英特尔80286

按照设计,如果没有硬件启动的复位,286无法从保护模式恢复到基本的8086兼容实地址模式(“实模式”)。在1984年推出的PC/AT中,IBM添加了外部电路,以及ROMBIOS和8042xxx微控制器中的专用代码,使软件能够引起复位,允许实模式重新进入,同时保留活动内存并将控制权返回给启动复位的程序。(BIOS必须参与,因为它在CPU复位时直接获得控制权。)虽然它工作正常,但该方法造成了巨大的性能损失。

理论上,如果遵循某些规则(随着80286的引入而新提出),则实模式应用程序可以直接在16位保护模式下执行;然而,由于许多DOS程序不符合这些规则,保护模式直到其继任者32位Intel80386出现才被广泛使用。,旨在轻松地在模式之间来回切换,并在受保护模式下提供实模式仿真。Intel在设计286时,并不是为了能够处理多任务实模式应用程序而设计的;实模式旨在成为引导加载程序准备系统然后切换到保护模式的简单方法;本质上,在保护模式下,80286被设计为一种新处理器,与其前辈有许多相似之处,而80286上的实模式是为较小规模的系统提供的,这些系统可以从更高级的80186CPU内核版本中受益,具有优势例如更高的时钟速率、更快的指令执行(以时钟周期衡量)和未复用的总线,但不是24位(16MB)存储空间。

为了支持保护模式,添加了新指令:ARPL、VERR、VERW、LAR、LSL、SMSW、SGDT、SIDT、SLDT、STR、LMSW、LGDT、LIDT、LLDT、LTR、CLTS。还有新的异常(内部中断):无效的操作码、协处理器不可用、双重故障、协处理器段溢出、堆栈故障、段溢出/一般保护故障,以及其他仅用于保护模式的异常。

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词条目录
  1. 英特尔80286
  2. 历史和表现
  3. 英特尔80286的设计
  4. 特点
  5. 保护模式

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