Intel 80286 [Intel / January 1982]

 

인텔 80286은 1982년 2월 1일에 출시된 16비트 마이크로프로세서로, iAPX 286으로도 판매되었으며 종종 인텔 286이라고 불린다. 이는 별도의 비 multiplexed 주소 및 데이터 버스를 가진 최초의 8086 기반 CPU이며, 메모리 관리 및 넓은 보호 기능을 갖춘 최초의 CPU이기도 하다. 80286은 원래 nMOS(HMOS) 구현에서 약 134,000개의 트랜지스터를 사용했으며, 동시대의 80186과 마찬가지로 이전 인텔 8086 및 8088 프로세서용으로 작성된 대부분의 소프트웨어를 올바르게 실행할 수 있다. 80286은 1984년에 출시된 IBM PC/AT에 사용되었으며, 1990년대 초반까지 대부분의 PC/AT 호환 컴퓨터에서 널리 사용되었다. 1987년, 인텔은 500만 개의 80286 마이크로프로세서를 출하했다.

인텔의 첫 80286 칩은 최대 클럭 속도로 5, 6 또는 8 MHz로 지정되었으며, 이후 출시된 모델은 12.5 MHz로 지정되었다. AMD와 해리스는 각각 16 MHz, 20 MHz 및 25 MHz 부품을 생산했다. 인텔, 인터실 및 후지츠는 인텔의 원래 고갈 로드 nMOS 구현의 완전 정적 CMOS 버전을 설계했으며, 주로 배터리 구동 장치를 목표로 했다. 인텔의 CMOS 버전 80286은 80C286이었다.

평균적으로 80286은 "일반적인" 프로그램에서 클럭당 약 0.21 명령어 속도를 가졌다고 알려져 있으며, 최적화된 코드와 긴 루프에서는 훨씬 더 빠를 수 있다. 6 MHz, 10 MHz 및 12 MHz 모델은 각각 0.9 MIPS, 1.5 MIPS 및 2.66 MIPS로 측정되었다. 80286의 후속 E 스테핑 레벨은 이전 B 스텝 및 C 스텝 CPU에서 발생한 여러 중요한 오류가 없었다. 이 E-2 스테핑 부품은 1986년 후반에 제공되었을 수 있다.

인텔은 이 마이크로프로세서를 1985년경 후지츠에 이원 공급했다. 인텔은 286이 개인 컴퓨터가 아닌 산업 자동화, 거래 처리 및 통신에 주로 사용될 것으로 예상했다. 이 CPU는 통신(예: 자동 PBX) 및 실시간 프로세스 제어를 포함한 멀티태스킹 응용 프로그램을 위한 다중 사용자 시스템을 위해 설계되었다. 134,000개의 트랜지스터로 구성되어 있으며, 주소 유닛, 버스 유닛, 명령 유닛 및 실행 유닛의 네 개 독립 유닛으로 구성되어 있으며, 8086과 마찬가지로 느슨하게 결합된(버퍼링된) 파이프라인으로 구성되어 있다. 68핀 패키지로 생산되었으며, PLCC(플라스틱 리드 칩 캐리어), LCC(리드리스 칩 캐리어) 및 PGA(핀 그리드 배열) 패키지가 포함된다.

80286의 성능 향상은 많은 프로그램에서 클럭 주기당 100% 이상이었으며(즉, 동일한 클럭 속도에서 성능이 두 배로 증가함), 이는 비 multiplexed 주소 및 데이터 버스 때문이기도 하지만, 주로 주소 계산(예: base+index)이 덜 비쌌기 때문이다. 이는 80286에서 전용 유닛에 의해 수행되었으며, 이전 8086에서는 일반 ALU를 사용하여 유효 주소 계산을 수행해야 했고, 이로 인해 많은 경우 여러 추가 클럭 주기를 소모했다. 또한 80286은 명령어의 미리 가져오기, 버퍼링, 점프 실행 및 MUL/DIV와 같은 복잡한 마이크로코드 수치 연산에서 더 효율적이었다.

80286은 8086 명령어 외에도 80186의 모든 새로운 명령어를 포함하고 있다: ENTER, LEAVE, BOUND, INS, OUTS, PUSHA, POPA, PUSH 즉시, IMUL 즉시, 즉시 시프트 및 회전. 80286은 또한 보호 모드에 대한 새로운 명령어를 추가했다: ARPL, CLTS, LAR, LGDT, LIDT, LLDT, LMSW, LSL, LTR, SGDT, SIDT, SLDT, SMSW, STR, VERR 및 VERW. 보호 모드에 대한 일부 명령어는(또는 반드시) 실제 모드에서 보호 모드로 전환하기 위해 사용될 수 있으며, 몇 가지(예: SMSW 및 LMSW)는 실제 모드 자체에 유용하다.

인텔 80286은 24비트 주소 버스를 가지고 있어 16MB의 물리적 주소 공간을 지원하며, 이전 x86 프로세서의 1MB 주소 공간과 비교된다. 이는 가상 메모리를 지원하는 최초의 x86 프로세서로, 세그멘테이션을 통해 최대 1GB를 지원한다. 그러나 메모리 비용과 1MB 이상의 메모리를 사용하는 소프트웨어의 초기 희귀성으로 인해, 생산 초기까지 80286 컴퓨터는 1MB 이상의 RAM을 장착한 경우가 드물었다. 또한, 실제 모드에서 확장 메모리에 접근할 때 성능 저하가 발생했다.

---

 

The Intel 80286, released on February 1, 1982, is a 16-bit microprocessor also sold as the iAPX 286 and often referred to as the Intel 286. It was the first 8086-based CPU with separate multiplexed address and data buses and the first CPU with memory management and extensive protection features. The 80286 originally used about 134,000 transistors in its nMOS (HMOS) implementation and, like the contemporary 80186, could correctly execute most software written for the earlier Intel 8086 and 8088 processors. The 80286 was used in the IBM PC/AT released in 1984 and was widely used in most PC/AT compatible computers until the early 1990s. In 1987, Intel shipped 5 million 80286 microprocessors.

Intel's first 80286 chips were specified with maximum clock speeds of 5, 6, or 8 MHz, with later models specified at 12.5 MHz. AMD and Harris produced parts at 16 MHz, 20 MHz, and 25 MHz. Intel, Intersil, and Fujitsu designed a fully static CMOS version of Intel's original depleting load nMOS implementation, primarily targeting battery-operated devices. Intel's CMOS version of the 80286 was the 80C286.

On average, the 80286 is reported to have about 0.21 instructions per clock in "typical" programs, and it can be much faster with optimized code and long loops. The 6 MHz, 10 MHz, and 12 MHz models were measured at 0.9 MIPS, 1.5 MIPS, and 2.66 MIPS, respectively. The subsequent E stepping level of the 80286 had no significant errors that occurred in the previous B and C step CPUs. This E-2 stepping part may have been available in late 1986.

Intel dual-sourced this microprocessor to Fujitsu around 1985. Intel expected the 286 to be primarily used in industrial automation, transaction processing, and communications rather than personal computers. This CPU was designed for multi-user systems for multitasking applications, including communications (e.g., automatic PBX) and real-time process control. It consists of 134,000 transistors and is made up of four independent units: the address unit, bus unit, instruction unit, and execution unit, and like the 8086, it has a loosely coupled (buffered) pipeline. It was produced in a 68-pin package, including PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), LCC (Leadless Chip Carrier), and PGA (Pin Grid Array) packages.

The performance improvement of the 80286 was over 100% in many programs per clock cycle (i.e., doubling performance at the same clock speed), which was due to the non-multiplexed address and data bus but primarily because address calculations (e.g., base+index) were less expensive. This was performed by dedicated units in the 80286, while the earlier 8086 had to use the general ALU for effective address calculations, often consuming several additional clock cycles. Additionally, the 80286 was more efficient in pre-fetching instructions, buffering, executing jumps, and complex microcoded arithmetic operations like MUL/DIV.

The 80286 includes all new instructions from the 80186 in addition to the 8086 instructions: ENTER, LEAVE, BOUND, INS, OUTS, PUSHA, POPA, PUSH immediate, IMUL immediate, immediate shifts, and rotations. The 80286 also added new instructions for protected mode: ARPL, CLTS, LAR, LGDT, LIDT, LLDT, LMSW, LSL, LTR, SGDT, SIDT, SLDT, SMSW, STR, VERR, and VERW. Some instructions for protected mode can (or must) be used to switch from real mode to protected mode, and a few (e.g., SMSW and LMSW) are useful in real mode itself.

The Intel 80286 has a 24-bit address bus, supporting a physical address space of 16MB, compared to the 1MB address space of earlier x86 processors. It was the first x86 processor to support virtual memory, allowing up to 1GB through segmentation. However, due to the cost of memory and the initial rarity of software using more than 1MB of memory, 80286 computers with more than 1MB of RAM were rare until early production. Additionally, performance degradation occurred when accessing extended memory in real mode.

---

インテル80286は1982年2月1日に発売された16ビットマイクロプロセッサで、iAPX 286としても販売され、しばしばインテル286と呼ばれます。これは、別々のマルチプレックスされたアドレスおよびデータバスを持つ最初の8086ベースのCPUであり、メモリ管理および広範な保護機能を備えた最初のCPUでもあります。80286は、元々nMOS（HMOS）実装で約134,000個のトランジスタを使用しており、同時代の80186と同様に、以前のインテル8086および8088プロセッサ用に書かれたほとんどのソフトウェアを正しく実行できます。80286は1984年に発売されたIBM PC/ATで使用され、1990年代初頭までほとんどのPC/AT互換コンピュータで広く使用されました。1987年、インテルは500万個の80286マイクロプロセッサを出荷しました。

インテルの最初の80286チップは、最大クロックスピードが5、6、または8 MHzと指定されており、後に発売されたモデルは12.5 MHzと指定されました。AMDとハリスはそれぞれ16 MHz、20 MHz、および25 MHzの部品を生産しました。インテル、インタシル、および富士通は、インテルの元の枯渇負荷nMOS実装の完全静的CMOSバージョンを設計し、主にバッテリー駆動デバイスをターゲットにしました。インテルのCMOSバージョン80286は80C286でした。

平均して、80286は「一般的な」プログラムでクロックあたり約0.21命令の速度を持つと報告されており、最適化されたコードや長いループでははるかに速くなる可能性があります。6 MHz、10 MHz、および12 MHzモデルはそれぞれ0.9 MIPS、1.5 MIPS、および2.66 MIPSで測定されました。80286の後続のEステッピングレベルは、以前のBステップおよびCステップCPUで発生した重要なエラーがありませんでした。このE-2ステッピング部品は1986年後半に提供された可能性があります。

インテルはこのマイクロプロセッサを1985年頃に富士通に二元供給しました。インテルは286が個人用コンピュータではなく、産業自動化、取引処理、および通信に主に使用されると予想していました。このCPUは、通信（例：自動PBX）およびリアルタイムプロセス制御を含むマルチタスクアプリケーションのために設計されたマルチユーザーシステム用です。134,000個のトランジスタで構成されており、アドレスユニット、バスユニット、命令ユニット、および実行ユニットの4つの独立したユニットで構成されており、8086と同様に緩く結合された（バッファリングされた）パイプラインで構成されています。68ピンパッケージで生産され、PLCC（プラスチックリードチップキャリア）、LCC（リードレスチップキャリア）、およびPGA（ピングリッドアレイ）パッケージが含まれます。

80286の性能向上は、多くのプログラムでクロックサイクルあたり100％以上であり（つまり、同じクロックスピードで性能が2倍になる）、これは非マルチプレックスされたアドレスおよびデータバスによるものですが、主にアドレス計算（例：ベース+インデックス）が安価であるためです。これは80286の専用ユニットによって実行され、以前の8086では有効アドレス計算を実行するために一般的なALUを使用しなければならず、多くの場合、追加のクロックサイクルを消費しました。さらに、80286は命令の事前取得、バッファリング、ジャンプの実行、およびMUL/DIVのような複雑なマイクロコード数値演算でより効率的でした。

80286は、8086命令に加えて80186のすべての新しい命令を含んでいます：ENTER、LEAVE、BOUND、INS、OUTS、PUSHA、POPA、PUSH即時、IMUL即時、即時シフトおよび回転。80286はまた、保護モードに対する新しい命令を追加しました：ARPL、CLTS、LAR、LGDT、LIDT、LLDT、LMSW、LSL、LTR、SGDT、SIDT、SLDT、SMSW、STR、VERRおよびVERW。保護モードに対するいくつかの命令は（または必ず）リアルモードから保護モードに切り替えるために使用されることができ、いくつか（例：SMSWおよびLMSW）はリアルモード自体に役立ちます。

インテル80286は24ビットアドレスバスを持ち、16MBの物理アドレス空間をサポートしており、以前のx86プロセッサの1MBアドレス空間と比較されます。これは、セグメンテーションを通じて最大1GBをサポートする最初のx86プロセッサでした。しかし、メモリコストと1MBを超えるメモリを使用するソフトウェアの初期の希少性のため、80286コンピュータは1MBを超えるRAMを搭載していることは稀でした。また、リアルモードで拡張メモリにアクセスする際に性能低下が発生しました。