Historia c.d. Procesory 16-bitowe c.d.

Nad 16-bitowym procesorem pracowano także w zakładach Motoroli. Firma uważała, że jest nieco w tyle za konkurencją dlatego postanowiła przeskoczyć konstrukcje czysto 16-bitowe i postawić na coś zupełnie nowego. W 1976 rozpoczęto pracę nad zaawansowanym procesorem, który miał zerwać z wsteczną kompatybilnością, ale dzięki temu oferować unikatowe możliwości dla przyszłej generacji komputerów. Owocem tych prac było wypuszczenie na rynek na początku 1980 roku Motoroli 68000, pierwszego przedstawiciela rodziny m68k. Nazwa CPU pochodzi od ilości tranzystorów zawartych w jego rdzeniu, tj około 68000. Dla porównania Intel 8086 był zbudowany z około 29000. Motorola 68000 posiada wewnętrznie 32-bitowe rejestry adresowy i danych, ale zewnętrznie komunikuje się za pomocą 16-bitowej szyny danych i 24-bitowej szyny adresowej. Ta ostatnia limituje maksymalną ilość obsługiwanej pamięci do 16MB, co i tak jest wartością oszałamiającą jak na tamte czasy. Można powiedzieć, że M68k pomimo że faktycznie jest procesorem 16-bitowym, jest zoptymalizowany do pracy z kodem 32-bitowym.

Ta ostatnia cecha miała szczególnie duże znaczenie dla programistów, którzy mogli już teraz zacząć pisać programy zoptymalizowane dla przyszłych procesorów 32-bitowych. Motorola mogła bardzo prosto rozszerzyć funkcjonalność procesora do pełnych 32-bitów tylko i wyłącznie po przez zmianę zewnętrznych szyn adresowych procesora, co zresztą zrobiono w Motoroli 68020. Początkowo Motorola 68000 była używana tylko w bardzo drogich stacjach roboczych. Najbardziej znane przykłady do HP 9000 seria 200, Sun-1, Silicon Graphics IRIS 1000 i 1200 oraz DEC Vax Station 100. W połowie lat 80-tych, kiedy procesory staniały znalazły zastosowanie w wielu bardzo popularnych komputerach domowych: Apple Lisa i Macintosh, cała seria Commodore Amiga 1000; 2000; 500; 500+; 600, Atari 520ST i 1040ST a później także ST Mega 2 i 4.

Kolejną młodość Motorola 68000 przeżył jako zaawansowany mikrokontroler. W tej roli używano go w drukarkach, telefonach, konsolach do gier, a nawet w high-endowych graficznych kalkulatorach. To niewiarygodne, ale do dziś powstają nowe aplikacje tego procesora!

Dwa lata później, 1982 Intel miał już gotową odpowiedź na procesory Motoroli, dwie premiery: Odświeżonej wersji 8086 wydanej pod nazwą 80186; Oraz 80286 całkowicie nowego procesora, który został wykorzystany jako serce nowej linii komputerów IBM PC AT. Między 80186 a 8086 różnice są w zasadzie kosmetyczne. Jedyną zasadniczą zmianę jest przeniesienie części układów pomocniczych do struktury procesora, przez co ta wersja CPU bardziej nadaje się do zastosowań zintegrowanych niż jego poprzednik. Intel już wcześniej zastosował podobną taktykę przy wprowadzeniu na rynek 8085. 80186 nazywany czasami po prostu i186 oraz 8086 ze sobą całkowicie zgodne na poziomie kodu źródłowego.

Przy czym w 80186 dodano 7 całkowicie nowych instrukcji, a trzy już istniejące wzbogacono. Niejako dodatkowo część instrukcji rozkładanych wcześniej przez mikrokod procesora na pod rozkazy przeniesiono na poziom czysto sprzętowy. Dzięki temu przy tym takim samym zegarze jak 8086 operacje te wykonywane są nawet do 20x szybciej na 80186. Oczywiście nie oznaczało to, że wszystkie programy działały 20x szybciej. Podobnie jak w przypadku swojego poprzednika, także i ten procesor ma wersję z zewnętrzną szyną adresową obciętą do 8-bitów. Nazwano go jak nie trudno zgadnąć 80188. Oba procesory są do siebie tak podobne, że do 80186 nie stworzono nawet dedykowanego koprocesora arytmetycznego. Wykorzystywano te opracowane dla 8086. Zgodnie z pierwotnym przeznaczeniem producenta, CPU nie znalazł zastosowania w zbyt wielu komputerach. Większość produkcji trafiało na rynek urządzeń zintegrowanych. Pierwsze wersje 80186 były taktowane zegarem 6 MHz, a klony osiągnęły zegary na poziomie do 12 MHz.

Prawdziwy przełom miał natomiast przynieść drugi procesor wprowadzony na rynek w 1982 roku przez Intela. 80286, lub po prostu 286, to 16-bitowy procesor drugiej generacji, w którym główną zmianą było wprowadzenie pracy w tzw. trybie chronionym. Procesor nadal miał nadal 16-bitową konstrukcję wewnętrzną, ale szyna adresowa została poszerzona do 24-bit. Dzięki temu mógł zaadresować do 16MB pamięci, w odróżnieniu do 1MB w przypadku 8086. Tryb chroniony przydawał się szczególnie do pracy w systemach wieloużytkownikowych takich jak OS/2, Venix, SCO Xenix 286, gdzie procesor po raz pierwszy mógł uruchamiać wiele procesów jednocześnie. Niestety nie przydawał się praktycznie zupełnie w systemach operacyjnych napisanych dla wcześniejszych procesorów. 286 nie mógł uruchomić jednocześnie dwóch programów napisanych dla procesorów 8086. Dodatkowo przynajmniej oficjalnie nie było możliwości przełączenia się z trybu chronionego do trybu rzeczywistego, co stwarzało nie lada problemy programistom. Ostatecznie większość z tych problemów Intel poprawił dopiero przy premierze procesora kolejnej generacji. Oczywiście tryb chroniony nie był jedyną zmianą prowadzoną w nowym procesorze. Wszystkie nowości zaimplementowane w 80186 znalazły się także w 286. Intel chwalił się, że dzięki optymalizacji nowy CPU miał wydajność ponad dwukrotnie większą zegar w zegar w stosunku do poprzednich konstrukcji. Pierwotne wersje były taktowane zegarem do 8 MHz, ale klony innych producentów osiągnęły nawet 25 MHz. 286 dzięki trybowi chronionemu oraz odpowiednim systemom operacyjnym dawał na biurkach namiastkę tego, co oferowały do tej pory tylko komputery klasy mainframe.

Na tym w zasadzie można zakończyć opis ważniejszych procesorów 8 i 16-bitowych. W kolejnym odcinku poczytacie o procesorach 32 i 64 bitowych, w tym o tych najnowszych obecnie dostępnych na rynku.