Intel 8086 y 8088 Intel 8088 Microprocesador
Microprocesador Intel 8088 Producción
1979 — 1982
Fabricante(s) Intel, Intel, AMD AMD,, NEC NEC,, Fujitsu Fujitsu,,Harris (Intersil Intersil)), OKI OKI,, Siemens AG,, Texas Instruments, AG Instruments ,Mitsubishi Mitsubishi.. Frecuencia de reloj deCPU deCPU
5 MHz a 10 MHz
Conjunto de x86-16 instrucciones Zócalo(s)
40 pin DIP
El Intel 8086 y 8086 y el Intel 8088 ( 8088 (i8086 i8086,, llamados oficialmente iAPX 86, 86, y i8088) i8088) son los primeros microprocesadores de 16 bits diseñados por Intel Intel.. Fueron el inicio y los primeros miembros de la arquitectura x86 x86.. El trabajo de desarrollo para el 8086 comenzó en la primavera de 1976 y el chip chipf f ue ue introducido al mercado en el verano de 1978. El 8088 fue lanzado en 1979. El 8086 y el 8088 ejecutan el mismo conjunto de instrucciones instrucciones.. Internamente son idénticos, excepto que el 8086 tiene una cola de 6 bytes para instrucciones y el 8088 de sólo 4. Exteriormente Exteriormente se diferencian en que el 8086 tiene un bus de datos de 16 bits y el del 8088 es de sólo 8 bits, b its, por ello, el 8086 era más rápido. Por otro lado, el 8088 podía usar menor cantidad, y más económicos, circuitos lógicos de soporte, lo que permitía la fabricación de sistemas más económicos. El 8088 fue el microprocesador usado para el primer computador personal de IBM IBM,, el IBM PC, PC, que salió al mercado en agosto de 1981. Índice [ocultar ocultar]]
1 Historia o
1.1 Anteceden Antecedentes tes
o
1.2 El primer diseño x86
2 Estructura interna o
2.1 La Unidad de Interfaz del Bus y la Unidad de ejecución
o
2.2 Registros
o
2.2.1 Registros de Propósito General
2.2.2 Registros Índice
2.2.3 Registros Apuntadores
2.2.4 Registros de Banderas
2.2.5 Registros de Segmento
2.2.6 Registro Apuntador de Instrucciones
2.3 Acceso a memoria y a puertos
2.3.1 Segmentación
2.3.1.1 Portando software viejo
2.3.2 Dirección de la primera instrucción ejecutable: ejecutable: FFFF:0
o
2.4 Modos de direccionamie direccionamiento nto
o
2.5 Patillaje
2.5.1 Pines del 8086
2.5.2 Pines del 8088
3 Desempeño
4 Chips de soporte o
5 Versiones del chip o
4.1 Coprocesador numérico 5.1 Derivados y clones
6 Microcomputadores que usaron el i8086 o el i8088 o
6.1 IBM PC y XT
o
6.2 Clones
o
6.3 Otros
7 Referencias
8 Véase también
9 Enlaces externos Historia[ Historia[editar · editar código] código] Antecedentes[ Antecedentes[editar · editar código] código] En 1972, Intel lanzó el 8008 8008,, el primer microprocesador de 8 bits. bits .1 El 8008 implementó un conjunto de instrucciones diseñado por la corporación Datapoint la cuál tenía en mente hacer hace rterminales de CRT programables. El 8008 también demostró ser bastante de propósito general. El dispositivo necesitó varios ICs adicionales para producir un computador funcional, en parte debido a su pequeño "paquete de memoria" de 18 pines, que eliminó el uso de un bus de direcciones separado (En ese tiempo, Intel era primariamente un fabricante de DRAM DRAM)). Dos años más tarde, en 1974, Intel lanzó el 8080 8080,,2 empleando los nuevos paquetes DIL de 40 pines desarrollados originalmente para ICs de calculadora para permitir un bus de direccioness direccionesseparado. Tenía un
conjunto de instrucciones extendido que era compatible a nivel de código fuente, fuente, no de código de máquina binario, con el 8008 y también incluyó algunas instrucciones de 16 bits para hacer la programación más fácil. El dispositivo 8080, con frecuencia descrito como el primer microprocesador verdaderamente útil, fue eventualmente substituido por el 8085 8085,, basado en tecnología depletion-load NMOS (1977) que podía trabajar con una sola fuente de alimentación de 5V en vez de los tres diferentes voltajes de funcionamiento de los chips anteriores. anteriores .3 Otros microprocesadores microprocesadores de 8 bits bien conocidos que emergieron durante estos años fueron el Motorola 6800 (1974), Microchip PIC16X (1975), MOS Technology 6502 (1975), Zilog Z80 (1976), yMotorola 6809 (1978), así como otros. El primer diseño x86[ x86[editar · editar código] código] Artículo principal: X86
El proyecto 8086 comenzó en mayo de 1976 y fue pensado originalmente como un sustituto temporal para el ambicioso y retrasado proyecto del iAPX 432. 432. Era un intento de robar la atención de los menos retrasados procesadores de 16 y 32 bits de los otros fabricantes (tales como Motorola Motorola,, Zilog Zilog,, y National Semiconductor)) y al mismo tiempo contrarrestar la amenaza del Zilog Z80, Semiconductor Z80, que llegó a ser muy exitoso (diseñado por anteriores empleados de Intel). Por lo tanto, tanto la arquitectura y el chip físico fueron desarrollados algo rápidamente por un pequeño grupo de personas, y usando u sando los mismos elementos básicos de la microarquitectura y técnicas físicas de implementación que fueron empleadas para el ligeramente más viejo 8085 (y para el cuál el 8086 también funcionaría como una continuación).
Lenguaje de máquina del Intel 8088. 8088. El código de máquina en hexadecimal se resalta en rojo, el equivalente en lenguaje ensamblador en magenta, y las direcciones de memoria donde se encuentra el código, en azul. Abajo se ve un texto en hexadecimal y ASCII ASCII.. Mercadeado como compatible a nivel de código fuente, el 8086 fue diseñado de modo que el lenguaje ensambladorpara ensamblador para el 8008, 8080, o el 8085 pudiera ser convertido automáticamente en (subóptimo) código fuente equivalente del 8086, con poca o ninguna edición a mano. Para hacer esto posible, el modelo de programación y el conjunto de instrucciones fueron (flojamente) basados en el 8080. Sin embargo, el diseño del 8086 fue ampliado para soportar el completo procesamiento de 16 bits, en vez v ez de las bastante básicas capacidades de 16 bits del 8080/8085. También fueron agregadas nuevas clases de instrucciones; soporte total para enteros con signo, direccionamiento de base + offset, y las operaciones auto-repetidas fueron semejantes a las del diseño del Z804 , pero todas fueron hechas levemente más generales en el 8086. También fueron agregadas instrucciones que soportaban las funciones anidadasde anidadasde la familia de lenguajes ALGOL tales como Pascal y PL/M PL/M.. De acuerdo al principal arquitecto Stephen P. Morse, Morse, esto fue un resultado de un acercamiento más centrado en el software que en el que hubo en el diseño de procesadores anteriores de Intel (los diseñadores tenían experiencia trabajando trabajando con implementaciones implementaciones de compiladores). Otras mejoras incluyeron instrucciones de multiplicación y división por microcódigo y una estructura de bus
mejor adaptada para futuros coprocesadores (tales como el 8087 y el8089) y a los sistemas de multiprocesadores. La primera revisión del conjunto de instrucciones y la arquitectura de alto nivel estaba lista después de cerca de tres meses,5 y como no fue usada casi ninguna herramienta CAD, cuatro ingenieros y 12 personas de diagramación estaban simultáneamente trabajando en el chip .6 El 8086 tomó un poco más de dos años desde la idea hasta el producto trabajando, lo que fue considerado algo rápido para un complejo diseño en 1976-1978. El 8086 fue secuenciado7 usando una mezcla al azar de lógica y microcódigo y fue implementado usando circuitería de depletion load nMOS con aproximadamente 20.000 transistores activos (29.000 contando todos los sitios del ROM y el PLA). Pronto fue movido a un nuevo proceso de fabricación refinado de nMOS llamado HMOS (por High performance MOS) que Intel desarrolló originalmente para la fabricación de productos de RAM estática rápida.8 Esto fue seguido por versiones de HMOS-II, HMOS-III, y, eventualmente, una versión completamente estática de CMOSpara dispositivos energizados con baterías, manufacturados usando los procesos de CHMOS de Intel.9 El chip original midió 33 mm² y el mínimo tamaño fue de 3.2 µm. La arquitectura fue definida por Stephen P. Morse con cierta ayuda y asistencia de Bruce Ravenel (el arquitecto del 8087) en refinar las revisiones finales. Los diseñadores de la lógica JimMcKevitt y John Bayliss fueron los ingenieros que encabezaban el equipo de desarrollo de nivel de hardware, 10 y William Pohlma el gerente para el proyecto. La herencia del 8086 perdura en el conjunto de instrucción básico de los computadores personales y servidores de hoy; el 8086 también prestó sus últimos dos dígitos a posteriores versiones extendidas de diseño, tales como elIntel 286 y el Intel 386, todas las cuales eventualmente serían conocidas como la familia x86. (Otra referencia es que la identificación de vendedor del PCI para los dispositivos de Intel es 8086h!) Estructura interna[editar · editar código] La Unidad de Interfaz del Bus y la Unidad de ejecución[editar · editar código]
Diagrama de bloque de los microprocesadores Intel 8086 y 8088. 1 Bloque de registros de propósito general 2 Bloque de registros de segmento y registro IP
3 Sumador de direcciones 4 Bus de direcciones interno 5 Cola de instrucciones (4 bytes para el 8088 y 6 bytes para el 8086) 6 Unidad de control (muy simplificada) 7 Interfaz del bus 8 Bus de datos interno 9 Unidad aritmético lógica (ALU) 10, 11, 12 Bus de direcciones, datos y control externos El 8086 y el 8088 tienen internamente dos componentes, la Unidad de Interfaz del Bus y la Unidad de ejecución (Bus Interface Unit (BIU) y ExecutionUnit (EU)).
La Unidad de Ejecución procesa las instrucciones del CPU. Está conformada por los registros generales, los registros índice y apuntadores, los flags, la unidad aritmético lógica, y la lógica de control que maneja todo el proceso para ejecutar las instrucciones. La Unidad de Interfaz del Bus maneja la lectura y escritura desde y hacia la memoria y los puertos de entrada/salida. Está conformada por los registros de segmento, una cola de 4 bytes para instrucciones en el 8088 y de 6 en el 8086, y lógica para controlar los buses externos del microprocesador.
En la figura de la derecha, la Unidad de Ejecución se encuentra en la parte de abajo y la Unidad de Interfaz del Bus está en la parte superior. Las dos están interconectadas mediante un bus interno. Registros[editar · editar código] Registros de propósito general AH AL AX (Acumulador) BH BL BX (Base) CH CL CX (Contador) DH DL DX (Datos) Registros índices SI Source Index (Índice origen) DI Destination Index (Índice Destino) BP Base Pointer (Puntero Base) SP Stack Pointer (Puntero de Pila) Registro de Bandera - - - - OD I TSZ - A - P - C Flags (Banderas) Registros de Segmentos CS Code Segment (Segmento de Código) DS Data Segment (Segmento de Datos) ES ExtraSegment (Segmento Extra)
SS
Stack Segment (Segmento de Pila) Registro apuntador de instrucciones IP Instruction Pointer Modelo de los registros Los registros del i8086 e i8088 se basaron en el diseño del Intel 8080 y el Intel 8085, y de hecho son compatibles a nivel delenguaje ensamblador con el i8080. El conjunto de registros también es similar al del i8080, pero ampliados a 16 bits. Tanto el i8086 como el i8088 tienen cuatro registros de propósito general de 16 bits, que también pueden ser accedidos como ocho registros de 8 bits, y tienen cuatro registros índice de 16 bits (incluyendo el puntero de pila). Los registros de datos se usan a veces de forma implícita por las instrucciones, haciendo más difícil la organización de los registros para emplearlos con valores temporales. Los registros del procesador, se usan para contener los datos con que se está trabajando puesto que el acceso a los registros es mucho más rápido que los accesos a memoria. Se pueden realizar operaciones aritméticas y lógicas, comparaciones, entre otras. Se pueden hacer estas operaciones con todos los registros excepto los de segmento, el IP, y los flags. Registros de Propósito General[editar · editar código] Los registros de propósito general son el AX, BX, CX, y DX, de 16 bits. Cada uno de ellos se divide en dos registros de 8 bits, llamados AH y AL, BH y BL, CH y CL, y, DH y DL, H significando Hight (alto) y L significando Low (bajo), indicando la parte alta o la parte baja del registro correspondiente de 16 bits (ver esquema). Un programa podía usar tanto los registros de 16 bits como los registros de 8 bits. Aparte del uso general de los registros para hacer cálculos aritméticos y lógicos, existen instrucciones que usan estos registros con un uso particular especializado, como se indica a continuación:
Registro AX: El registro AX es el registro acumulador, es utilizado para operaciones que implican
entrada/salida, y multiplicación y división (estas dos últimas en conjunto con el registro DX)
Registro BX: El registro BX es el registro base, y es el único registro de propósito general que puede ser
un índice para direccionamiento indexado
Registro CX: El registro CX es conocido como el registro contador. Puede contener un valor para
controlar el número de veces que un ciclo se repite o un valor para corrimiento de bits
Registro DX: El registro DX es el registro de datos. En algunas operaciones se indica mediante este
registro el número de puerto de entrada/salida, y en las operaciones de multiplicación y división de 16 bits se utiliza junto con el acumulador AX Registros Índice[editar · editar código] Los registros SI y DI están disponibles para direccionamiento indexado y para operaciones de cadenas de caracteres.
Registro SI: El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas de
caracteres. El SI está asociado con el segmento DS.
Registro DI: El registro índice destino también es requerido por algunas operaciones con cadenas de
caracteres. El DI está asociado con el segmento ES. Registros Apuntadores[editar · editar código] Los registros SP (apuntador de pila) y BP (apuntador base) están asociados con el registro SS y permiten al sistema acceder a datos en el segmento de la pila.
Registro SP: El apuntador de pila de 16 bits está asociado con el segmento SS y proporciona un valor de
desplazamiento que se refiere a la palabra actual que está siendo procesada en la pila. El sistema maneja de manera automática este registro, aunque el programa puede hacer ciertas manipulaciones con él.
Registro BP: El apuntador base de 16 bits facilita la referencia de parámetros dentro de la pila.
Registros de Banderas[editar · editar código] Es un registro de 16 bits, de los cuales nueve sirven para indicar el estado actual de la máquina y el resultado del procesamiento. Muchas instrucciones aritméticas y de comparación cambian el estado de las banderas y apoyándose en ellas se pueden tomar decisiones para determinar la acción subsecuente. La tabla contiene 16 posiciones (de 0 a 15), que son los 16 bits del registro de banderas, numeradas de derecha a izquierda. La posición 0 la encontraremos a la derecha y la posición 15 a la izquierda. -
-
-
-
OF
DF
IF
TF
SF
ZF
-
AF
-
PF
-
CF
Los bits de las banderas son las siguientes:
OF (overflow, desbordamiento): Indica desbordamiento del bit de mayor orden después de una
operación aritmética de números con signo (1=existe overflow; 0=no existe overflow). Para operaciones sin signo, no se toma en cuenta esta bandera.
DF (dirección): Controla la selección de incremento o decremento de los registros SI y DI en las
operaciones con cadenas de caracteres (1=decremento automático; 0=incremento). La bandera DF se controla con las instrucciones STD y CLD.
IF (interrupción): Controla el disparo de las interrupciones (1=habilita las interrupciones; 0=deshabilita
las interrupciones). La interrupción no enmascarable es la única que no puede ser bloqueada por esta bandera. El estado de la bandera IF se controla con las instrucciones STI y CLI.
TF (trampa): Permite la operación del procesador en modo de depuración (paso a paso)
SF (signo): Contiene el signo resultante de una operación aritmética (0=positivo; 1=negativo).
ZF (cero): Indica el resultado de una operación aritmética o de comparación (0=resultado diferente de
cero; 1=resultado igual a cero).
AF (acarreo auxiliar): Contiene el acarreo del bit 3. Esta bandera se prueba con las instrucciones DAA y
DAS para ajustar el valor de AL después de una suma o resta BCD.
PF (paridad): Indica si el número de bits 1, del byte menos significativos de una operación, es par
(0=número de bits 1 es impar; 1=número de bits 1 es par).
CF (acarreo): Contiene el acarreo del bit de mayor orden después de una operación aritmética;
también almacena el contenido del último bit en una operación de desplazamiento o de rotación. Registros de Segmento[editar · editar código]
Definen áreas de 64 Kb dentro del espacio de direcciones de 1 Mb del 8086. Estas áreas pueden solaparse total o parcialmente. No es posible acceder a una posición de memoria no definida por algún segmento: si es preciso, habrá de moverse alguno.
Registro CS: El DOS almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro
CS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro apuntador de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución. Para propósitos de programación normal, no se necesita referenciar el registro CS.
Registro DS: La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro
DS. Esta dirección, más un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un byte específico en el segmento de datos.
Registro SS: El registro SS permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento
temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en el registro SS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro del apuntador de la pila (SP), indica la palabra actual en la pila que está siendo direccionada. Para propósitos de programación normal, no se necesita referenciar el registro SS.
Registro ES: Algunas operaciones con cadenas de caracteres utilizan el registro extra de segmento para
manejar el direccionamiento de memoria. El registro ES está asociado con el registro DI (Índice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una dirección de segmento apropiada. Registro Apuntador de Instrucciones[editar · editar código] El registro IP de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente instrucción que se ejecuta. El IP está asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instrucción actual dentro del segmento de código que se está ejecutando actualmente en la memoria. Acceso a memoria y a puertos[editar · editar código] Ambos microprocesadores tienen un rango de 65536 direcciones de entrada/salida que se pueden acceder como puertos de 8 ó 16 bits. En la parte baja de la memoria hay 256 vectores de interrupción. Estos procesadores usaban 20 bits de dirección que les permitía acceder hasta 1 MB de memoria. Sus registros internos eran de sólo 16 bits, por lo que se desarrolló un mecanismo usando registros de segmento para poder acceder al megabyte de memoria. El 8086 y el 8088 tenían cuatro registros de segmento de 16 bits (CS, DS, ES y SS). En lugar de suministrar los 4 bits faltantes para direccionar los 20 bits, como la mayoría de los procesadores segmentados, el 8086 y el 8088 desplazan el contenido del registro de segmento 4 bits hacia la izquierda y lo suman a una dirección de memoria de 16 bits proveniente de registros índice (BX, SI, DI, BP, SP, IP) y opcionalmente una constante, siendo el resultado la dirección efectiva. Esto suele ser considerado como un mal diseño, aunque puede ser aceptable, e incluso útil en el lenguaje ensamblador. Por el contrario, provoca confusión cuando se hace un uso extensivo de los punteros(como en el lenguaje C), debido a que es posible que dos punteros con diferentes valores apunten a la misma dirección de memoria. Este esquema de segmentos se cambió en el Intel 80286 y luego en el Intel 80386. Segmentación[editar · editar código]
Cálculo de la dirección efectiva mediante el uso de un segmento y un offset. El segmento (de 16 bits) se desplaza 4 bits a la izquierda (se multiplica por 16), y se le suma el registro de direccionamiento (de 16 bits), dando por resultado una dirección lineal de 20 bits. Artículo principal: Segmentación de memoria del x86
Había también cuatro registros de 16 bits de segmento que permitían al 8086 y 8088 tener acceso a un megabyte de memoria de una manera inusual. En vez de concatenar el registro de segmento con el registro de dirección, como en la mayoría de los procesadores cuyo espacio de dirección excedía su tamaño de registro, el 8086 y el 8088 desplazaban el segmento de 16 bits sólo cuatro bits hacia la izquierda antes de sumarlo un offset de 16 bits (16×segmento + offset), produciendo una dirección externa (efectiva o física) de 20 bits a partir del par segmento:offset de 32 bits. Consecuentemente, cada dirección externa podía ser referida por 2 12 = 4096 diferentes pares segmento:offset. La separación de 16 bytes entre las bases del segmento (debido al desplazamiento de 4 bits) fue llamada un párrafo. Aunque fue considerado complicado e incómodo por muchos programadores, este esquema también tenía ventajas; un pequeño programa (menos de 64 KB) podía ser cargado comenzando en un offset fijo (como 0) en su propio segmento, evitando la necesidad de relocalización, con a lo más 15 bytes de alineación desperdiciados. Los compiladores para la familia 8086 comúnmente soportaban dos tipos de punteros, cerca y lejos (near y far). Los punteros near eran offset de 16 bits implícitamente asociados con el segmento del código y/o de datos del programa y así podían ser usados sólo dentro de partes de un programa suficientemente pequeño para caber en un segmento. Los punteros far eran pares segmento:offset de 32 bits que se resolvían en direcciones externas de 20 bits. Algunos compiladores también soportaban punteros enormes (huge), que eran como los punteros far salvo que la aritmética de puntero en un puntero huge lo trataba como un puntero lineal de 20 bits, mientras que la aritmética de puntero en un puntero huge daba vueltas (wrappedaround) dentro de su offset de 16 bits sin tocar la parte del segmento de la dirección. Para evitar la necesidad de especificar near y far en numerosos punteros, estructuras de datos, y funciones, los compiladores también soportan los "modelos de memoria" que especifican tamaños de puntero por defecto. Los modelos minúsculo (tiny) (64K máximo), pequeño (small) (128K máximo), compacto (compact) (datos > 64K), medio (medium) (código > 64K), grande (large) (código y datos > 64K), y enorme (huge) (arreglos individuales > 64K), cubrían las combinaciones de punteros near. far y enorme para código y datos. El modelo tiny significaba que el código y los datos estaban compartidos en un sólo segmento, justo como en la mayoría de los procesadores basados en 8 bits, y podía ser usado para construir archivos .com por ejemplo. Las bibliotecas precompiladas vinieron a menudo en varias versiones compiladas para diversos modelos de memoria.
Según Morse y otros, los diseñadores comtemplaban realmente usar un desplazamiento de 8 bits (en vez de 4 bits), para crear un espacio de dirección física de 16 MB. Sin embargo, pues que esto habría forzado a los segmentos comenzar límites de 256 bytes, y, alrededor de 1976, 1 MB era considerado muy grande para un microprocesador, la idea fue descartada. También, no había suficientes pines disponibles en un paquete barato de 40 pines.11 En principio, el espacio de dirección de la serie x86 pudo haberse extendido en procesadores posteriores, aumentando el valor del desplazamiento, mientras las aplicaciones obtuvieran sus segmentos del sistema operativo y no hicieran asunciones sobre la equivalencia de diferentes pares segmento:offset. 12 En la práctica el uso de punteros “huge” y de mecanismos similares era amplio y la dirección plana de 32 bits se
hizo posible, con los registros de offset de 32 bits en el 80386, eventualmente extender el límite del rango de direcciones en una forma más general. Portando software viejo[editar · editar código] Los pequeños programas podían ignorar la segmentación y sólo usar la dirección plana de 16 bits. Este permitía al software de 8 bits ser portado con bastante facilidad al 8086 y 8088. Los autores del MSDOS tomaron ventaja de esto proporcionando una Interface de programación de aplicaciones muy similar a la del CP/M así como incluyendo el simple formato de archivo ejecutable .com, idéntico al del CP/M. Esto era importante cuando el 8086/8088 y el MS-DOS eran nuevos, porque permitió que muchas aplicaciones existentes de CP/M (y otros) hacerse rápidamente disponibles, facilitando grandemente la aceptación de la nueva plataforma. Dirección de la primera instrucción ejecutable: FFFF:0[editar · editar código] Los procesadores 8088 y 8086, por diseño de su hardware, ejecutaban su primera instrucción en la dirección FFFF:0 (16 bytes por abajo del tope de su capacidad de memoria de 1 MB con sus 20 bits de direccionamiento). En esta área debe haber una ROM para poder ejecutar sus instrucciones al encender o reiniciar el computador (o dispositivo). En el caso del IBM PC, en esa área estaba el IBM PC ROM BIOS, y la primera instrucción que éste ejecutaba era un salto (JMP) al inicio del código del PowerOnSelf Test (POST), donde había código para revisar el CPU y revisar e inicializar los diferentes componentes del hardware y el propio BIOS del computador, y al final se ejecutaba BootStrapLoader, que iniciaba el Bootstrap.13 Los microprocesadores de la línea x86 han heredado esta dirección de memoria (FFFF:0) para la primera instrucción ejecutable. Modos de direccionamiento[editar · editar código] Los procesadores 8086 y 8088 tenían los siguientes modos de direccionamiento:
Implícito. El dato está implícito en la propia instruciión. Ej. STC, STD y STI, (Set Carry, Set Direcction y Set Interrupts) encienden el flag correspondiente indicado en la propia instrucción.CBW (Convert Byte to Word) extiende el bit del signo del registro AL a AX. Ni el AL ni el AX son especificados, puesto que la instrucción CBW implícitamente trabaja sobre ellos.
Inmediato. El dato a operar está inmediatamente después del opcode de la instrucción. Ej, MOV AX, 5
Registro. El dato está en un segundo registro. Ej. MOV AX, BX. Aquí, el dato está en el registro BX
Directo. La dirección del dato está en el campo de la dirección del opcode. Ej. MOV AX, [100h]. Aquí se mueve (copia) el contenido de las direcciones 100h y 101h al registro AX. En este caso se mueven dos
bytes puesto que AX es de 16 bits. Si fuera MOV BL, [100h] se movería sólo un b yte pues BL es un registro de 8 bits
Indirecto. El dato es especificado mediante una combinación de registros índice y base, y puede haber un desplazamiento
Base. Un registro base (BX o BP) tienen la dirección de donde se tomará el dato. Ej. MOV AX, [BX]
Índice. Un registro índice (SI o DI) tienen la dirección de donde se tomará el dato. Ej. MOV AX, [SI]
Base + Desplazamiento. El dato se tomará de la dirección apuntada por la suma de un registro base más un desplazamiento. Ej. MOV AX, [BP + 7] Índice + Desplazamiento. El dato se tomará de la dirección apuntada por la suma de un registro índice más un desplazamiento. Ej. MOV AX, [DI + 7] Base + Índice. El dato se tomará de la dirección apuntada por la suma de un registro base más un registro índice. Ej. MOV AX, [BX + SI] Base + Índice + Desplazamiento. El dato se tomará de la dirección apuntada por la suma de un registro base, más un registro índice, más un desplazamiento. Ej. MOV AX, [BX + SI + 9]
Patillaje[editar · editar código] Pines del 8086 y del 8088. La líneas del bus de direcciones se ven en rojo, las del bus de datos en azul y las del bus de control en verde. Las líneas del bus de energía se ven en negro. Estos procesadores multiplexan en tiempo el bus de direcciones, con el bus de datos y control. En el 8086 se ven los pines del 2 al 16 y los pines 35 al 39 con doble funcionalidad, en un momento determinado transporta la dirección y en otro momento entran o salen los datos (o sale información de algunas líneas del bus de control). En el 8088 se comparten los pines 9 al 16 entre el bus de direcciones y de datos, y los pines 35 al 38 entre el bus de direcciones y el de control. Pines del 8086[editar · editar código] +--\/--+ GND 1| |40 Vcc (+5V) <-- A14<->D14 2| |39 A15 -->D15 <-> <-- A13<->D13 3| |38 A16 -->S3 --> <-- A12<->D12 4| |37 A17 -->S4 --> <-- A11<->D11 5| |36 A18 -->S5 --> <-- A10<->D10 6| |35 A19 -->S6 --> <-- A9<-> D9 7| |34 !BHE/S7 --> <-- A8<-> D8 8| |33 MN/!MX <-<-- A7<-> D7 9| Intel|32 !RD --> <-- A6<-> D6 10| 8086 |31 HOLD, !RQ/!GTO<-> <-- A5<-> D5 11| |30 HLDA, !RQ/!GT1<-> <-- A4<-> D4 12| |29 !WR, !LOCK --> <-- A3<-> D3 13| |28 M/!IO, !S2 --> <-- A2<-> D2 14| |27 DT/!R, !S1 --> <-- A1<-> D1 15| |26 !DEN, !S0 --> <-- A0<-> D0 16| |25 ALE, QS0 --> --> NMI 17| |24 !INTA, QS1 --> -->INTR 18| |23 !TEST<---> CLK 19| |22 READY <--
GND 20|
|21 RESET <--
Pines del 8088[editar · editar código] Además del bus externo de datos, que se reduce a 8 bits, la diferencia con el 8086 es mínima) +--\_/--+ GND 1| |40 Vcc (+5V) <-- A14 2| |39 A15 --> <-- A13 3| |38 A16 -->S3 --> <-- A12 4| |37 A17 -->S4 --> <-- A11 5| |36 A18 -->S5 --> <-- A10 6| |35 A19 -->S6 --> <-- A9 7| |34 !SSO....HIGH, --> <-- A8 8| |33 MN/!MX<-<-> D7<-- A7 9| Intel |32 !RD --> <-> D6<-- A6 10| 8088 |31 HOLD....!RQ/!GTO<-> <-> D5<-- A5 11| |30 HLDA....!RQ/!GT1<-> <-> D4<-- A4 12| |29 !WR.....!LOOK --> <-> D3<-- A3 13| |28 M/!IO...!S2 --> <-> D2<-- A2 14| |27 DT/!R...!S1 --> <-> D1<-- A1 15| |26 !DEN....!S0 --> <-> D0<-- A0 16| |25 ALE.....QS0 --> --> NMI 17| |24 !INTA...QS1 --> -->INTR 18| |23 !TEST<---> CLK 19| |22 READY<-GND 20| |21 RESET<-+-------+ Desempeño[editar · editar código] Aunque fue opacado en parte por otras opciones de diseño en este particular chip, el bus multiplexado limitaba el desempeño ligeramente; las transferencias de cantidades de 16 bits o de 8 bits fueron hechas en ciclos de acceso a memoria de cuatro ciclos del reloj, que comparado a los típicos CPU contemporáneos de 8 bits, era más rápido cantidades de 16 bits, aunque más lento en cantidades de 8 bits. Como las instrucciones variaban de uno a seis bytes, la lectura (fetch) y la ejecución fueron hechos concurrentemente (tal y como sigue siendo en los procesadores x86 de hoy): La Unidad de Interface del Bus alimentó el flujo de instrucciones a la Unidad de Ejecución a través de una cola prefetch de 6 bytes para el 8086 y 4 bytes para el 8088 (una forma débilmente acoplada de pipeline), acelerando operaciones en los registros y con los operandos inmediatos, mientras que las operaciones de memoria desafortunadamente llegaron a ser más lentas; cuatro años más tarde, este problema de desempeño fue corregido con el 80186, 80188, y el 80286. Sin embargo, el 8086 y el 8088 vinieron con una completa arquitectura de 16 bits, con una ALU de ancho completo, significando que las instrucciones aritméticas de 16 bits ahora podían ser realizadas en un simple ciclo del ALU, en vez de los dos ciclos usando acarreo usadas por el 8080 y el 8085, acelerando tales instrucciones considerablemente. Igualmente se tenía un mejor desempeño con las operaciones lógicas de
16 bits. Combinado con la ortogonalización de las operaciones versus los tipos de operandos y modos de direccionamiento, así como con otras mejoras, hizo bastante significativo el aumento del desempeño sobre el 8080 o el 8085, a pesar de los casos donde los chips más viejos podían ser más rápidas. Tiempos de ejecución para las instrucciones típicas (en ciclos de reloj)14
Registro- Registro Registro- Memoria- MemoriaInstrucción Registro Inmediato Memoria Registro Inmediato
MOV
2
4
8+EA
9+EA
10+EA
ALU
3
4
9+EA,
16+EA,
17+EA
JMP
Registro => 11 ; Etiqueta => 15 ; Condición, Etiqueta=> 16
Multiplicación 70~160 (dependiendo del operando dato como del entera tamaño) más EA
División entera con signo
80~190 (dependiendo del operando dato como del tamaño) más EA
EA = tiempo para computar la dirección efectiva (EffectiveAddress (EA)), extendiéndose de 5 a 12 ciclos en el 8086 y hasta 19 en el 8088. Los tiempos son el mejor caso, dependiendo de estado del prefetch, la alineación de la instrucción, y de otros factores.
Como puede verse de estas tablas, las operaciones en los registros y los operandos inmediatos eran rápidas (entre 2 y 4 ciclos), mientras que las instrucciones con operandos en memoria y los JMP (salto incondicional) eran absolutamente lentas; los saltos tomaron más ciclos que en los simples 8080 y 8085. El 8088 (utilizado en el IBM PC) fue adicionalmente obstaculizado por su más estrecho bus de datos de 8 bits. Las razones por las que la mayoría de las instrucciones relacionadas con la memoria eran lentas eran triples:
Las unidades de lectura (fetch) y de ejecución débilmente acopladas son eficientes para el prefetch de la instrucción, pero no para los saltos (JMP) y el acceso de datos al azar (sin usar medidas especiales). No se ofreció un sumador dedicado para el cálculo de las direcciones; las rutinas de microcódigo tuvieron que usar el ALU principal para esto (aunque había un sumador dedicado para el segmento + offset).
Los buses de dirección y datos estaban multiplexados, forzando un ciclo de bus levemente más largo (33~50%) que en los típicos procesadores de 8 bits contemporáneos.
Sin embargo, el desempeño del acceso a la memoria fue drásticamente mejorado con los chips de la siguiente generación de Intel. El 80186, 80188, y 80286 tenían hardware dedicado para de cálculo de direcciones, ahorrando muchos ciclos, y el 80286 también tenía adicionalmente buses de dirección y datos separados (no-multiplexados). Chips de soporte[editar · editar código] El 8086/8088 usan algunos circuitos integrados de soporte fabricados por Intel:
Intel 8284. Generador de reloj
Intel 8282. Octal Latch
Intel 8286. Octal Bus Transceiver
Intel 8288. Controlador de bus
Intel 8289. Árbitro de bus
Intel 8237. Controlador programable de DMA
Intel 8259. Controlador programable de interrupciones (PIC)
Intel 8253. Temporizador programable de intervalos (PIT)
Intel 8250 UART. Comunicaciones seriales, RS-232
Intel 8255. Interface programable de periféricos (PPI)
Intel 8089. Coprocesador de entrada/salida
La funcionalidad de la mayoría de estos chips de soporte sigue existiendo en los computadores de la arquitectura x86 hasta nuestros días, sólo que desde hace tiempo se fueron integrando y dejaron de ser chips individuales y ahora forman parte del chipset del computador (la mayoría están integrados en el southbridge). Coprocesador numérico[editar · editar código] Artículo principal: Intel 8087
El 8086/8088 no tenía ninguna instrucción de coma flotante y para realizar operaciones con números reales se requerían bibliotecas con rutinas de software de coma flotante. Los computadores con el 8086/8088, generalmente tenían un socket de 40 pines en donde se podía enchufar un coprocesador matemático opcional para tener capacidad de coma flotante mucho más rápida basada en hardware/microcódigo. El Intel 8087 era el coprocesador matemático estándar para el 8086 y el 8088, operando internamente en números de 80 bits. Fabricantes como Cyrix(compatible con el 8087) y Weitek (no compatible con el 8087) eventualmente vinieron con un coprocesador de coma flotante de alto desempeño que competía con el 8087, así como con el subsecuente Intel 80387 de más alto desempeño. Versiones del chip[editar · editar código] Originalmente la frecuencia de reloj estaba limitada a 5 MHz (El IBM PC usaba 4.77 MHz, 4/3 de la frecuencia estándar del colorburst del NTSC, pero las últimas versiones en HMOS fueron especificadas para 10 MHz. Las versiones de HMOS-III y CMOS fueron fabricadas durante mucho tiempo (por lo menos un
tiempo en los años 1990) para los sistemas empotrados, aunque sus sucesores, los 80186/80188 (que incluye algunos periféricos en el chip), han sido más populares para el uso empotrado. Derivados y clones[editar · editar código]
El clon soviético KP1810BM86.
El QFP-56 M80C86A de OKI Versiones compatibles, y en muchos casos mejoradas, fueron fabricadas por Fujitsu, Harris/Intersil, OKI, Siemens AG, Texas Instruments, NEC, Mitsubishi, y AMD. Por ejemplo, el par NEC V20 y NEC V30 eran compatibles a nivel de hardware con el 8088 y el 8086 respectivamente, pero incorporaron el conjunto de instrucciones del 80186 junto con algunas (pero no todas) las mejoras en velocidad del 80186, proporcionando con sólo sustituir el chip, la capacidad para aumentar el conjunto de instrucciones y la velocidad de procesamiento sin que los fabricantes tuvieran que modificar sus diseños. Tales procesadores en CMOS, relativamente simples y de baja potencia, compatibles con el 8086/8088, todavía se usan en sistemas empotrados. La industria de la electrónica de la Unión Soviética fue capaz de replicar el 8086 con espionaje industrial e ingeniería inversa. el chip resultante, el K1810BM86, era binaria y compatible a nivel de pines con el 8086, pero no era mecánicamente compatible porque usó medidas métricas. Los 8088 y 8086 eran los núcleos respectivos de los computadores de escritorio compatibles con el PC, ES1840 y ES1841, hechos por los soviéticos. Sin embargo, estas computadoras tenían significativas diferencias de hardware de sus auténticos prototipos, y el trazado de circuito del bus de datos/direcciones fue diseñado independientemente de los productos de Intel. [cita requerida] El ES1841 era el primer PC compatible con tamaño de bus dinámico (patente de los E.E.U.U. No 4.831.514). Posteriormente, algunos de los principios del ES1841 fueron adoptados en el PS/2 (patente de los E.E.U.U. No 5.548.786) y algunas otras máquinas (solicitud de patente británica, publicación No. GB-A-2211325, publicada el 28 de junio de 1989). Microcomputadores que usaron el i8086 o el i8088[editar · editar código] IBM PC y XT[editar · editar código]
El IBM PC original fue el microcomputador más influyente en usar el 8088. Utilizó una frecuencia de reloj de 4.77 MHz (4/3 la frecuencia de colorburst delNTSC). Algunos de los ingenieros y otros empleados de IBM quisieron usar el procesador IBM 801, algunos hubieran preferido el nuevo Motorola 68000,15mientras que otros argumentaron por un pequeño y simple microprocesador similar al que había sido usado en computadores personales anteriores (tales como el TRS-80 o el Apple II).16 Sin embargo, IBM tenía ya una historia de usar los chips de Intel en sus productos y también había adquirido los derechos de manufacturar la familia 8086.17 Otro factor era que el 8088 permitía que la computadora fuera basada en un diseño modificado del 8085, pues podría fácilmente interconectarse con la mayoría de los chips nMOS con buses de datos de 8 bits, es decir, componentes existentes y madurados, y por lo tanto económicos. Esto incluyó los ICs previstos originalmente para soporte y funciones periféricas alrededor del 8085 y porcesadores similares (no exclusivamente de Intel) que ya eran bien conocidos por muchos ingenieros, reduciendo adicionalmente los costos.18 El sucesor inmediato del IBM PC, el IBM XT, usaba el 8088. Tenía una arquitectura muy similar al PC, sólo añadiendo tres slots de expansión a los cinco del PC, un disco duro, memoria RAM adicional en la tarjeta madre, y una fuente de poder de más capacidad; y eliminando la interface para cassette. Los descendientes del 8088 incluyen el 80188, 80186, 80286, 80386, 80486, Pentium, y los posteriores procesadores compatibles en software, que están en uso hasta hoy. Clones[editar · editar código] La mayoría de los clones del IBM PC y XT usaron el Intel 8088 corriendo a 4.77 ó más MHz. Algunos llegaron a correr a 8, 10 y hasta en 12 MHz. Otros[editar · editar código] De los microcomputadores que usaron el 8086 tenemos los siguientes:
El primer microcomputador comercial basado en el 8086 fue el Mycron 2000.
El procesador de texto IBM Displaywriter.[cita requerida]
El Wang Professional Computer, manufacturadopor Wang Laboratories
El AT&T 6300 PC (construido por Olivetti)
El NEC PC-9801 (construido por NEC)
El primer CompaqDeskpro usaba un 8086 corriendo a 7.14 MHz, pero fue capaz de correr tarjetas de expansión designadas para el IBM XT de 4.77 MHz El FLT86 es un bien establecido sistema de entrenamiento para el CPU 8086, que todavía está siendo manufacturado por FliteElectronics International Limited en Southampton, Inglaterra.
El IBM PS/2 modelos 25 y 30 fueron construidos con un 8086 de 8 MHz
La serie SL del Tandy 1000
El Amstrad PC1512, PC1640, PC2086, PC3086 y PC5086 usaron el 8086 a 8 MHz.
Hasta el año 2002, la NASA todavía estaba usando el CPU 8086 original en equipo para mantenimiento en tierra del Transbordador espacial Discovery, para prevenir la regresión de softwareque pudiera resultar por actualizar o cambiar a clones imperfectos.19
Referencias[editar · editar código]
1. ↑ using enhancement load pMOS logic (demanding 14V, achieving TTL-compatibility by having VCC at +5V and V DD at -9V) 2. ↑ using non-saturated enhancement load nMOS logic (demanding a higher gate voltage for the load transistor-gates) 3. ↑ made possible with depletion load nMOS logic (the 8085 was later made using HMOS processing, just like the 8086) 4. ↑ Birth of a Standard: The Intel 8086 Microprocessor. Thirty years ago, Intel released the 8086 processor, introducing the x86 architecture that underlies every PC-Windows, Mac, or Linuxproduced today, PC World, June 17, 2008 5. ↑ Rev.0 of the instruction set and architecture was ready in about 3 months, according to Morse. 6. ↑ Using rubylith, light boards, rulers, electric erasers, and a digitizer (according to Jenny Hernandez, member of the 8086 design team, in a statement made on Intel's web-page for its 25th birthday). 7. ↑ 8086 used less microcode than many competitors designs, such as the MC68000 and others 8. ↑ Fast static RAMs in MOS technology (as fast as bipolar RAMs) was an important product for Intel during this period. 9. ↑ CHMOS is intels name for CMOS circuits manufactured using processing steps very similar to HMOS. 10.↑ Other members of the design team were Peter A.Stoll and Jenny Hernandez. 11.↑ Intel 8008 to 8086 by Stephen P. Morse et al. 12.↑ Some 80186 clones did change the shift value, but were never commonly used in desktop computers. 13.↑ IBM PC Technical Reference Manual (Número de parte 6025008), pág A-80 y A-5 14.↑ Microsoft Macro Assembler 5.0 Reference Manual . Microsoft Corporation. 1987. «Timings and encodings in this manual are used with permission of Intel and come from the following publications: Intel Corporation. iAPX 86, 88, 186 and 188 User's Manual, Programmer's Reference, Santa Clara, Calif. 1986.» (SimilarlyforiAPX 286, 80386, 80387.) 15.↑ Later used for the IBM Instruments 9000 Laboratory Computer 16.↑ There were some rumours that (the then small) Microsoft somehow managed to persuade IBM to use the 8088, because it had more and better 16-bit capabilities than most other "8-bit" CPUs.
17.↑ In exchange for giving Intel the rights to its bubble memory designs. However, due to fierce competition from Japanese manufacturers who were able to undercut by cost, Intel soon left this market and changed focus to microprocessors
18.↑ 68000 components were not widely available at the time, though it could use Motorola 6800 components to an extent.
19.↑ For Old Parts, NASA Boldly Goes ... on eBay, May 12, 2002 Véase también[editar · editar código]
Stephen P. Morse, arquitecto en jefe del 8086.
Anexo:Listados de instrucciones x86
Anexo:Zócalos
Intel 8087. coprocesador numérico
Antecesores (las raíces de la arquitectura x86):
1971 Datapoint 2200
1972 Intel 8008
1974 Intel 8080
1977 Intel 8085
Sucesores del Intel 8086 y 8088 (arquitectura x86):
1982 Intel 80186 y 80188. Más rápido que el 8086 y 8088, integra algunos componentes externos
1982 Intel 80286. Aparece el modo protegido, tiene capacidad para multitarea
1985 Intel 80386. Primer x86 de 32 bits
1989 Intel 80486. Incorpora el coprocesador numérico en el chip
1993 Intel Pentium
2003 AMD Opteron. Primer x86 de 64 bits, con conjunto de instrucciones AMD64
Relacionados con el IBM PC:
IBM PC
IBM XT
IBM PC BIOS
Influencia del IBM PC VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
INTEL 8008 Intel 8008 Microprocesador
Microprocesador Intel 8008 Producción
Mediados de 1972 — 19831
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de relojde CPU
0.5 Mhz a 0.8 Mhz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Zócalo(s)
18 pin DIP
El Intel 8008 (i8008) es un microprocesador diseñado y fabricado por Intel que fue lanzado al mercado en abril de 1972. Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debido a que Intel terminó el proyecto tarde y a que no cumplía con la expectativas de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el Datapoint 2200. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes. [cita requerida] El conjunto de instrucciones del i8008 y de todos los procesadores posteriores de Intel está fuertemente basado en las especificaciones de diseño de Computer Terminal Corporation. El i8008 emplea direcciones de 8 bits2 , pudiendo direccionar hasta 16 KB de memoria. El circuito integrado del i8008, limitado por las 18 patillasde su encapsulado DIP, tiene un un bus compartido de datos y direcciones de 8 bits, por lo que necesita una gran cantidad de circuitería externa para poder ser utilizado. El i8008 puede acceder a 8 puertos de entrada y 24 de salida. Aunque un poco más lento que los microprocesadores Intel 4004 e Intel 4040 de 4 bits en cuanto a la cantidad de millones de instrucciones por segundo ejecutadas, el hecho de que el i8008 procesara 8 bits de datos al tiempo y de que pudiera acceder a mucha más memoria hacen que el i8008 sea en la práctica unas tres o cuatro veces más rápido que sus predecesores de 4 bits. El i8008 era un diseño aceptable para utilizarlo como el controlador de un terminal, pero no para el resto de tareas, por lo que pocos ordenadoresse basaron en él. La mayoría de los ordenadores de la época emplearon el mejorado Intel 8080. Índice [ocultar]
1 Diseñadores
2 Véase también
3 Referencias
4 Enlaces externos Diseñadores[editar · editar código]
CTC (Conjunto de instrucciones y arquitectura): Victor Poor y Harry Pyle.
Intel (Implementación en silicio):
Marcian "Ted" Hoff y Stan Mazor y Larry Potter (Científico en jefe de IBM) propuso una implementación en un chip sencillo de la arquitectura CTC, usando memoria RAM de registro en lugar de memoria de desplazamiento de registro, y también añadió algunas instrucciones y el mecanismo de interrupciones Federico Faggin se convirtió en el líder del proyecto desde enero de 1971, después de que fuera suspendido -sin progreso- por cerca de 7 meses. La larga interrupción fue causada por la falta de una metodología de diseño “randomlogic” con “silicongate” en Intel. Faggin, después de
haber creado la metodología de diseño para el 4004, se hizo cargo del 8008 y encabezó el proyecto hasta su terminación en abril de 1972.
HalFeeney, el ingeniero de proyecto que hizo el detalle del diseño lógico, diseño de circuito, y la distribución física bajo la supervisión de Faggin, empleando la misma metodología de diseño con que Faggin desarrolló originalmente el microprocesador Intel 4004 y utilizando los circuitos del 4004.
Véase también[editar · editar código]
Intel 4004
Intel 4040
Intel 8080
Intel 8085 VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
Intel 4004 Intel 4004 Microprocesador
Microprocesador Intel 4004 Producción
Finales de 1971 — 1981
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj deCPU 740 kHz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Package(s)
16 pin DIP
El Intel 4004 (i4004), un CPU de 4bits, fue el primer microprocesador en un simple chip, así como el primero disponible comercialmente. Aproximadamente al mismo tiempo, algunos otros diseños de CPU en circuito integrado, tales como el militar F14 CADC de 1970, fueron implementados como chipsets, es decir constelaciones de múltiples chips. Índice [ocultar]
1 Historia y descripción
2 Especificaciones técnicas
3 Microarquitectura y patillaje
4 Chips de soporte (chipset)
5 Publicaciones originales
6 Aplicaciones
7 Artículo de colección
8 Véase también
9 Rerencias
10 Enlaces externos Historia y descripción[editar · editar código] El 4004 fue lanzado en un paquete de 16 pines CERDIP el 15 de noviembre de 1971. El 4004 fue el primer procesador de computadora diseñado y fabricado por el fabricante de chips Intel, quien previamente hacía semiconductores de chips de memoria.1 Marcian "Ted" Hoff formuló la propuesta arquitectónica en 1969. Sin embargo, la implementación del microprocesador sólo comenzó en 1970 cuando Federico Faggin fue empleado por Intel, procedente de Fairchild Semiconductor, para dirigir el proyecto y para diseñar el 4004 (1970-1971).2 En Fairchild, Faggin había desarrollado la tecnología pionera llamada SiliconGateTechnology (SGT) y había también diseñado el primer circuito integrado MOS usando la tecnología SGT (el Fairchild 3708), en 1968, demostrando la viabilidad de la nueva tecnología. Tan pronto como empezó a trabajar para Intel, Faggin creó una nueva metodología de "randomlogicdesign" con silicongate, que no existía previamente, y que la utilizó para encajar el microprocesador en un único chip. Su metodología fue usada en todos los primeros diseños de microprocesadores de Intel (8008, 4040, 8080). MasatoshiShima de Busicom asistió a Faggin durante el desarrollo de la familia 4004 y más tarde escribió el software para la calculadora Busicom. Shima se unió a la compañía ZiLOG, la primera compañía dedicada exclusivamente a microprocesadores, fundada por Federico Faggin a finales del 1974, y desarrolló el diseño del Z80 con Faggin. Originalmente diseñado para la compañía japonesa Busicom para ser usado en su línea de calculadoras, el 4004 también fue proporcionado con una familia de chips de soporte especialmente diseñados para él.1 Por ejemplo, cada "ROM de programa" internamente guardaba para su propio uso los 12 bit de
dirección de programa del 4004, lo que permitía, si las 16 ROM fueron instaladas, acceso de 4 KB de memoria desde el bus de direcciones de 4 bits. El circuito 4004 fue construido con 2.300 transistores, y fue seguido el año siguiente por el primer microprocesador de 8 bits, el 8008, que contenía 3.300 transistores, y el 4040, que era una versión revisada del 4004. Como su cuarta entrada en el mercado de microprocesadores, Intel lanzó el CPU que comenzó la revolución del microcomputador, el 8080, usado en el Altair 8800. Especificaciones técnicas[editar · editar código]
Microprocesador de 4 bits
Contiene 2.300 transistores
Encapsulado CERDIP de 16 pines
Máxima velocidad del reloj 740 KHz
Usa Arquitectura Harvard, es decir, almacenamiento separado de programas y datos. Contrario a la mayoría de los diseños con arquitectura de Harvard, que utilizan buses separados, el 4004, con su necesidad de mantener baja la cuenta de pines, usaba un bus de 4 bits multiplexado para transferir:
12 bits de direcciones (direccionando hasta 4 KB) Instrucciones de 8 bits de ancho, que no deben ser colocadas en la misma memoria de datos de 4 bits de ancho.
El conjunto de instrucciones está formado por 46 instrucciones (de las cuales 41 son de 8 bits de ancho y 5 de 16 bits de ancho)
16 registros de 4 bits cada uno
Stack interno de llamadas a subrutinas de tres niveles de profundidad
Chipset (circuitos auxiliares) para crear sistemas basados en el 4004
Microarquitectura y patillaje[editar · editar código] Haga clic en las imágenes para ver una versión de tamaño completo.
Intel 4004 diagrama arquitectónico de bloque. Intel 2004 DIP chip pinout Chips de soporte (chipset)[editar · editar código]
4001: ROM de 256 bytes (256 instrucciones de programa de 8bits), y un puerto incorporado de I/O de 4 bits* 4002: RAM de 40 bytes (80 palabras de datos de 4 bits), y un puerto de salida incorporado de 4 bits. La porción de RAM del chip está organizada en cuatro "registros" de veinte palabras de 4 bits:
16 palabras de datos (usadas para los dígitos significativos en el diseño original de la calculadora)
4 palabras de estado (usadas para los dígitos de exponente en el diseño original de la calculadora)
4003: shiftregister (registro de desplazamiento) de salida paralela de 10 bits para explorar teclados, pantallas, impresoras, etc. 4008: latch de 8 bits de dirección para acceso a chips de memoria estándar, y un chip incorporado de 4 bits de selección y puerto de I/O* 4009: programa y convertidor de acceso I/O a memoria estándar y a chips de I/O*
(*) Nota: una chip de 4001 ROM + I/O no se puede utilizar en un sistema junto con un par 4008/4009. Publicaciones originales[editar · editar código]
F. Faggin and M.E. Hoff: "Standard parts and custom design merge in four-chip processor kit". Electronics/April 24, 1972, pp. 112-116 F. Faggin, M.Shima, M.E. Hoff, Jr., H. Feeney, S. Mazor: "The MCS-4 An LSI micro computer system". IEEE '72 RegionSixConference Diseño del 4004 con firma El Intel 4004 es firmado con las iniciales F.F. de su diseñador Federico Faggin. La firma del CPU fue un gesto espontáneo de orgullo por sus logros y fue también una idea original imitada, después de él, por muchos diseñadores de Intel. US Patent 3,753,001 August 14, 1973. Faggin, Federico: Power supply settable bi-stable circuit. US Patent 3,821,715 June 28, 1974. Hoff, Marcian; Mazor, Stanley; Faggin, Federico: Memory system for multi-chip digital computer.
Aplicaciones[editar · editar código] El diseño del i4004 era muy eficaz para ser empleado en calculadoras y dispositivos de control. Existen incluso unos pocos viejos sistemas de control de semáforos en uso construidos con el i4004. Artículo de colección[editar · editar código] El Intel 4004, naturalmente, es uno los chips coleccionables/antiguos más codiciados del mundo. De valor más alto están los 4004 de color oro y blanco, con los llamados 'trazos grises' visibles en su porción blanca (el tipo original del paquete). En el 2004, cada uno de esos chips alcanzaron alrededor de US$400 en eBay. Los levemente menos valiosos chips de color blanco y oro sin rastros grises alcanzan típicamente $200 a $300. Esos chips sin un 'código de fecha' debajo son versiones anteriores, y por lo tanto valen un poco más. Otros chips valiosos incluyen el Intel 4040. Véase también[editar · editar código]
Intel 4040
Intel 8008
Intel 8080
Intel 8085 VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV Intel 8080 Intel 8080 Microprocesador
Procesador Intel C8080A Producción
Mediados de 1974
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj deCPU
2 MHz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Zócalo(s)
40 pin DIP
El Intel 8080 fue un microprocesador temprano diseñado y fabricado por Intel. El CPU de 8 bits fue lanzado en abril de 1974. Corría a 2 MHz, y generalmente se le considera el primer diseño de CPU microprocesador verdaderamente usable. Varios fabricantes importantes fueron segundas fuentes para el procesador, entre los cuales estaban AMD, Mitsubishi, NatSemi, NEC, Siemens, y Texas Instruments. También en el bloque oriental se hicieron varios clones sin licencias, en países como la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas y la República Democrática de Alemania. Índice [ocultar]
1 Descripción o
1.1 Modelo de programación
o
1.2 Registros
o
1.3 Esquema de entrada/salida
2 Chips de soporte
3 El impacto industrial
4 Véase también
5 Enlaces externos
Descripción[editar · editar código] Modelo de programación[editar · editar código] El Intel 8080 fue el sucesor del Intel 8008, esto se debía a que era compatible a nivel fuente en el lenguaje ensamblador porque usaban el mismo conjunto de instrucciones desarrollado porComputer Terminal Corporation. Con un empaquetado más grande, DIP de 40 pines, se permitió al 8080 proporcionar un bus de dirección de 16 bits y un bus de datos de 8 bits, permitiendo el fácil acceso a 64 KB de memoria. Tenía siete registros de 8 bits, seis de los cuales se podían combinar en tres registros de 16 bits, un puntero de pila en memoria de 16 bits que reemplazaba la pila interna del 8008, y un contador de programa de 16 bits. Registros[editar · editar código] Registros generales +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | A | Flags | S Z A P C +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | B | C | BC +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | D | E | DE +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | H | L | HL +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Stack Pointer y Program Counter +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | SP | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | PC | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Esquema de entrada/salida[editar · editar código] El 8080 tenía 256 puertos de I/O (entrada/salida) que podían ser usados por los programas mediante instrucciones dedicadas de I/O, cada una de esas instrucciones tomando una dirección de puerto de I/O como su operando. Este esquema, que usaba un espacio de direcciones separado para las entradas/salidas, es ahora usado menos comúnmente que el de mapeo de memoriapara dispositivos o puertos de I/O. En el tiempo del lanzamiento 8080, el esquema de mapeo de I/O era visto como una ventaja, pues liberaba el número limitado de pines de dirección del procesador para usarlo en el espacio de dirección de la memoria. Sin embargo, en la mayoría de las otras arquitecturas de CPU, el mapeo de los puertos de I/O en un espacio de direcciones común para la memoria y el I/O, daba un conjunto de instrucciones más simple, con ninguna necesidad de instrucciones separadas de I/O. Chips de soporte[editar · editar código] Un factor clave en el éxito del 8080 fue el ámplio rango de chips de soporte disponibles, proporcionando, entre otras funciones, comunicaciones, contadores/temporizadores, entrada/salida, acceso directo a memoria y controlador de interrupciones programable.
8251. Controlador de comunicaciones
8253. Temporizador programable de intervalos
8255. Interface programable de periféricos
8257. Controlador de DMA
8259. Controlador programable de interrupciones
El impacto industrial[editar · editar código] El 8080 fue usado en muchos de los primeros microcomputadores, tales como la Altair 8800 de MITS y el IMSAI 8080, formando la base para las máquinas que corrían el sistema operativo CP/M. Posteriormente, en 1976, aparece el microprocesador Zilog Z80, completamente compatible con el 8080 pero más capaz, el cual capitalizaría en esto, convirtiéndose el Z80 y el CP/M en la combinación dominante de CPU y OS del período, bastante parecido al x86 y el MS-DOS para el PC de la década posterior, los (años 1980). El primer microcomputador en una simple tarjeta fue construido en base al 8080. Poco después el lanzamiento del 8080, fue introducido el diseño competidor, el Motorola 6800, y después de ese, el 6502, la variante del 6800 desarrollada por MOS Technology. En Intel, el 8080 fue seguido en 1976 por el compatible y eléctricamente más elegante 8085, y más adelante, en junio de 1978, por el 8086 de 16 bits y en junio de 1979 por el 8088 de 8/16 bits, que eran compatibles a nivel del lenguaje ensamblador con el 8080. El 8088 que fue seleccionado por IBM para su nuevo IBM PC para ser lanzado en 1981. A su vez, por medio su arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA), el 8080 hizo un impacto duradero en historia del computador. Véase también[editar · editar código]
Intel 4004
Intel 4040
Intel 8008
Intel 8085
Microprocesadores similares al 8080
AMD Am9080 (Clon del 8080 producido por AMD)
Intel 8085 (Versión mejorada del 8080 desarrollada por Intel)
Zilog Z80 (Versión muy mejorada del 8080 producida por Zilog)
Microprocesadores de la competencia
Motorola 6800
MOS 6502
Zilog Z80 (Versión muy mejorada del 8080 producida por Zilog)
Otros (8080) Intel, asteroide al que da nombre. VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
Intel 8085 Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas. Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Avisoreferencias|Intel 8085}} ~~~~ Intel 8085 Microprocesador
Procesador Intel 8085AH Producción
1977 — 1990's
Fabricante(s)
Intel
Frecuencia de reloj de CPU
3.07 Mhz a 5 Mhz
Conjunto de instrucciones
pre x86
Zócalo(s)
40 pin DIP
El Intel 8085 es un microprocesador de Intel diseñado por MasatoshiShima y Stan. Índice [ocultar]
1 Historia
2 Características técnicas o
2.1 Longitud de palabra
o
2.2 Bus de direcciones
o
2.3 El bus de datos y direcciones está multiplexado
o
2.4 Registros Programables
3 Familia MCS-85
4 Véase también
5 Enlaces externos Historia[editar · editar código]
El Intel 8085 es un procesador de 8 bits fabricado por Intel a mediados de los 70. Era binariamente compatible con el anterior Intel 8080 pero exigía menos soporte de hardware, así permitía unos sistemas de microordenadores más simples y más baratos de hacer. El número 5 de la numeración del procesador proviene del hecho que solamente requería una alimentación de 5 voltios, no como el 8080 que necesitaba unas alimentaciones de 5 y 12 voltios. Ambos procesadores fueron usados alguna vez en ordenadores corriendo el sistema operativo CP/M, y el procesador 8085 fue usado como un microcontrolador. Ambos diseños fueron sobrepasados por el Z80 que era más compatible y mejor, que se llevó todo el mercado de los ordenadores CP/M, al mismo tiempo que participaba en la prosperidad del mercado de los ordenadores personales en mediados de los 80. Características técnicas[editar · editar código] Longitud de palabra[editar · editar código] La longitud de palabra del microprocesador intel 8085 es de 8 bits, o lo que es lo mismo, 1 byte. Bus de direcciones[editar · editar código] El bus de direcciones tiene un tamaño de 8 bits. Para dar una dirección de 16 bit , usa los 8bits del bus de datos y los 8 bits del bus de direcciones, ahorrando terminales (patillas) multiplexando en el tiempo el bus de datos y el de direcciones. Esto implica que se pueden direccionar 64k posiciones de memoria. Para poder multiplexar estas líneas utiliza una patilla que da un pulso ALE en el primer estado de cada ciclo máquina, dejando en alta impedancia el bus de datos en el siguiente estado hasta la activación de las líneas de control R/W, esto ocurre cuando vamos a utilizar tanto direcciones como datos. Cuando se direcciona a dispositivos de entrada/salida(puertos), la información de direccionamiento aparece duplicada, es decir, las líneas AD(0-7) y AD(8-15) llevarán los mismos datos, y esto se debe a que con 256 bits para esta CPU era suficiente en lo que se refiere a direccionamiento de puertos. El bus de datos y direcciones está multiplexado[editar · editar código] El bus de datos y direcciones está multiplexado en el tiempo, esto significa que comparten algunas patillas (o pines). Como el bus de direcciones utiliza 16 patillas y el de datos sólo 8, 8 de las patillas del bus de direcciones se utilizan también para el de datos. Con esto se consigue reducir el número de patillas de 24 a 16.
Registros Programables[editar · editar código] Posee 7 registros programables de 8 bits (A, B, C, D, E, H, L) algunos de los cuales pueden utilizarse por parejas (BC, DE, HL). El registro A se denomina acumulador y tiene gran importancia Familia MCS-85[editar · editar código] El CPU 8085 fue solo una parte de una familia grande de chips desarrollados por Intel, para hacer sistemas completos. Mucho de esos chips de soporte (y sus descendientes) posteriormente encontraron su uso en combinación con el microprocesador 8086. Por ejemplo, el IBM PC original, basado en el procesador Intel 8088 usó muchos de estos chips, y la prominencia de loscompatibles IBM PC es la razón de que estos chips todavía están en uso hoy en día, aunque no como chips en sí mismos, sino con su funcionalidad equivalente empotrada dentro de más grandes chips VLSI, llamados chips Southbridge en los PC modernos.
8007-Controlador RAM.
8085-CPU
8155-RAM + 3 Puertos I/O + Timer.
8156-RAM + 3 Puertos I/O + Timer.
8185-SRAM
8202-Controlador de RAM Dinámica.
8203-Controlador de RAM Dinámica.
8205-Decodificador Binario 1 de 8.
8206-Detección de Error & Unidad de Corrección.
8207-Controlador DRAM.
8210-Desplazador TTL a MOS & Driver de Reloj de Alto Voltaje.
8212-Puerto de I/O de 8 bits.
8216-Driver de Bus Paralelo Bidireccional de 4 Bits.
8218/8219-Controlador de Bus.
8222-Controlador de Refrescamiento de RAM Dinámica.
8226-Driver de Bus Paralelo Bidireccional de 4 Bits.
8231-Unidad de Procesamiento Aritmético.
8232-Procesador de Punto Flotante.
8237-Controlador DMA.
8251-Controlador de Comunicaciones.
8253-Temporizador programable de intervalos.
8254-Driver de Bus Paralelo Bidireccional de 4 Bits.
8255-Interface programable de periféricos.
8256-Controlador de Soporte Multifunción.
8257-Controlador DMA.
8259-Controlador programable de interrupciones.
8271-Controlador Programable de Disco Floppy.
8272-Controlador de Disco Floppy de Simple/Doble Densidad.
8273-Controlador Programable de Protocolo HDLC/SDLC.
8274-Controlador Serial de Multi-Protocolo.
8275-Controlador de CRT.
8276-Controlador de CRT de Sistema Pequeño.
82758-Interface Programable de Teclado.
8279-Controlador de Teclado/Pantalla.
8282-Latch No Inversor de 8 bits con Buffer de Salida.
8283-Latch Inversor de 8 bits con Buffer de Salida.
8291-GPIB Talker/Listener.
8292-Controlador GPIB
8293-GPIB Transceiver
8294-Unidad Encriptora/Desencriptora + 1 Puerto O/P.
8295-Controlador de Impresora de Matriz de Puntos.
8296-GPIB Transceiver
8297-GPIB Transceiver
8355-ROM de 16,384 bits (2048 x 8) con I/O.
8604-PROM de 4096 bits (512 x 8).
8702-PROM de 2K bits (265 x 8).
8755-EPROM + 2 Puertos I/O.
Véase también[editar · editar código]
GNUSim8085. Simulador del 8085 de fuente abierta.
TRS-80 Model 100. Computador portátil que usó la versión CMOS del 8085.
Intel 8085 Simulador para Android
