1.3 Процессор i80286
До появления IBM PC в 1981 году все микрокомпьютеры имели закрытую архитектуру. Это означало, что любая их модификация требовала достаточно высокой специальной подготовки в области электроники. Совершенствование микрокомпьютера оставалось уделом профессионалов-разработчиков, а пользователям приходилось довольствоваться тем, что они приобретали. С того момента, когда на корпусе микрокомпьютера при его сборке был, завернут последний винт, система была обречена на необратимое старение.
Фирма IВМ произвела в этой области настоящий переворот, перенеся модульный принцип конструирования в структуру персональных компьютеров. Именно в этом смысле их ОТКРЫТАЯ АРХИТЕКТУРА допускает замену дополнительных устройств на новые при старении прежних. Это качество поддерживается строго соблюдаемым правилом, выработанным производителями аппаратных и программных средств: ВСЕ НОВЫЕ УСТРОЙСТВА И ПРОГРАММЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ СОВМЕСТИМЫМИ ПО ПРИНЦИПУ «СВЕРХУ-ВНИЗ», т.е. последующие версии должны обслуживать все ранее существующие.
Поэтому пользователь имеет возможность заменять один или несколько компонентов, не изменяя всей системы. Например, при появлении новых видеомониторов или новых дисковых накопителей – возможно обновление «по частям». Совершенствование РС становится уделом самого пользователя, который лучше представляет, что требуется от системы. Ремонт компьютера сводится к замене одного крупного модуля, что доступно неквалифицированному в области электроники пользователю.
Именно вследствие удачного конструктивного решения через короткий срок началось лавинообразное нарастание производства РС, полностью совместимых с оригинальной моделью. Эти семейства микрокомпьютеров различных фирм получили название «клона» IВМ РС.
Фирма IВМ инициирует разработку очередного РС, а затем другие производители всесторонне совершенствуют каждую из моделей. Поэтому некоторые модели «клона» IВМ РС оказывались в конечном итоге лучше своего прототипа (по быстродействию, дизайну и т.д.).
Процессор I80286 (рис. 1.6), выпущенный в 1982 году, представляет второе поколение 16-ти разрядных процессоров. Процессор имеет расширенную систему команд, которая включает все команды i8086/88 и несколько новых команд общего назначения, а также команды управления защитой. I80286 имеет специальные средства для работы в многопользовательских и многозадачных системах. Самым существенным отличием от I8086/88 является механизм управления виртуальной адресацией памяти, который обеспечивает 4-х уровневую систему защиты.
Процессор I80286 может работать в двух режимах:
REAL ADDRESS MODE – режим реальной адресации (или просто реальный режим – REAL MODE) полностью совместимый с I8086. В этом режиме возможна адресация до 1 Мбайта физической памяти (на самом деле, за счет «удачной» ошибки, почти на 64 Кбайта больше).
P
Рис. 1.6 – Процессор і80286
ROTECTED VIRTUAL ADDRESS MODE – защищенный режим виртуальной адресации (или просто – защищенный режим – PROTECTED MODE). В этом режиме процессор позволяет адресовать до 16 Мбайт физической памяти, через которые могут отображаться до 1 Гбайта виртуальной памяти каждой задачи. Система команд в этом режиме также включает набор команд 8086, расширенный для аппаратной реализации функций супервизора многозадачной ОС и виртуальной памяти.
Переключение в защищенный режим осуществляется одной командой достаточно быстро. Обратное переключение в реальный режим возможно только через аппаратный сброс процессора, что требует значительных затрат времени.
По составу и назначению В РЕАЛЬНОМ РЕЖИМЕ регистры I80286 в основном совпадают с регистрами I8086/88. Изменения касаются назначения бит регистра флагов и использования сегментных регистров в защищенном режиме. Как и I8086, процессор I80286 имеет 16-ти битовую шину данных и очередь команд 6 байт. За счет улучшения архитектуры сокращено среднее количество тактов выполнения операций.
Под управлением MS DOS процессор I80286 обычно используется в реальном режиме работы. Защищенный режим используют многозадачные ОС типа XENIX, UNIX, OS/2, NET-WARE-286, MS WINDOS.