Structuri Microprocesoare 
  
 
 

INTRODUCERE 

      De la aparitie pina in momentul actual, evolutia calculatoarelor personale a cunoscut momente de cotitura, veritabile mutatii.

      Primul este legat de introducerea, in anul 1976, a calculatorului APPLE II, moment care marcheaza adevarata nastere a domeniului, al doilea este legat de implicarea, in anul 1981 a firmei IBM prin lansarea faimosului IBM PC, iar al treilea este aparitia in arhitectura calculatoarelor personale, a microprocesorului INTEL 80386. Acest microprocesor marcheaza a treia era, majora, in calculul personal, punind la dispozitie o putere de calcul deosebita, viteza sporita, precum si posibilitati de programare care deschid perspective noi software-ului de baza si de aplicatie. 386 este cel mai inovativ microprocesor dezvoltat pina acum si fara indoiala va fi pentru mult timp cel mai vindut microprocesor. Fiind un microprocesor pe 32 de biti puternic si flexibil, aplicatiile sale vor fi mult mai extinse, programele existente putind fi rulate mai rapid si mai eficient. Programatorii vor fi mult mai liberi de constringeri hardware, dezvoltand programe MS DOS precum si noi programe care beneficiaza de lucrul pe 32 de biti in cadrul noilor sisteme de operare, mult mai eficiente. Cum cunoscutul principiu al 'ontogenezei care repeta filogeneza' se respecta si in domeniul calculatoarelor personale, tehnologia existenta a permis implantarea conceptelor de prelucrare paralela, interleaving, page mode, cache, masina virtuala, proprii pina acum sistemelor medii si mini in cadrul calculatoarelor personale. 386 contine el insusi in arhitectura, o multime din conceptele enuntate si permite de asemenea, implantarea la nivelul resurselor unui calculator personal, a acestor concepte 'noi'. Toate acestea sugereaza faptul ca 386 va impune un nou standard pentru calculatoarele personale. In anii care urmeaza, cele mai multe inovatii vor fi legate de exploatarea posibilitatilor pe care le ofera acest microprocesor. Cu toate ca, in prezent calculatoarele personale realizate pe baza microprocesorului INTEL 80386 nu ofera, in mare, decit ceva mai multa viteza, performante deosebite sint asteptate pe masura dezvoltarii software-ului ce exploateaza caracterristicile noi ale acestui microprocesor. Aceasta lucrare nu isi propune sa prezinte in detaliu structura lui 386. Ea vrea sa ofere o imagine adecvata a pietei de calculatoare personale actuala, ajutindu-1 pe managerul de astazi sa ia o decizie corecta intr-o politica de achizitie de PC pe termen lung. Chiar si vinzatorului de calculatoare personale lucrarea ii poate fi utila, prin indicarea posibilitatilor pe care le ofera piata de PC-uri. Tehnologia 386 este prezentata clar, fara sa se intre in detalii, care sa faca lucrarea greu de abordat de un cititor fara o pregatire de stricta specialitate. Sintem constienti ca piata romaneasca de calculatoare, ca orice piata scapata de mecanismele greoaie ale centralizarii, are o tendinta exagerata spre neologisme, in special in faza de inceput. Lucrarea subliniaza faptul ca orientarea achizitiilor trebuie sa se faca rational, criteriul pret / performanta trebuind sa caracterizeze politica de cumparare in raport cu fiecare aplicatie. Exista domenii in care o solutie ieftina (PC XT/AT) poate da deplina satisfactie. De remarcat insa ca o strategie pe termen lung indica PC 386 ca o solutie recomandabila, mai ales sub aspectul dezvoltarilor ulterioare, potentiale. Este stiut ca performantele calculatoarelor personale depind de arhitectura si solutiile adoptate de fiecare constructor. Lucrarea face o analiza a principalelor arhitecturi adoptate, a managementului de memorie, a modului de organizare a magistralelor de date, a diverselor solutii de conectare a memoriilor externe si a perifericelor in cadrul unor sisteme 386 puternice cum ar fi IBM PS2/80, COMPAQ DeskPro 386/25, SUN 386i

      80386 ofera o solutie hardware eficienta pentru multiprogramare si un mod 8086 virtual prin care calculatorul functioneaza ca si cum ar rula sisteme MS-DOS 'single tasking' multiple. Pentru a folosi acest avantaj, este nevoie de software proiectat pentru a-l utiliza. MS-DOS, in forma nemodificata, nu poate sa asigure aceste functii. Din aceasta cauza 80386 a generat un interes renascut pentru sistemele de operare micro, domeniu dominat de MS-DOS in ultimii ani. Lucrarea analizeaza noile implicatii in software, versiunile 386 ale OS/2, programe de control 386, sisteme de operare alternative, extensii DOS si UNIX. Se face o prezentare a evolutiei microprocesoarelor INTEL, prezentindu-se caracteristicile fiecarei familii. Pentru o orientare clara, un studiu comparativ al microprocesoarelor pe 32 de biti evidentiaza locul ocupat de 386. Tendintele de evolutie in domeniu sint prezentate de asemenea, in sfirsit, tehnicianului i se ofera o imagine a arhitecturii interne a lui 386, registre, tipuri de date, mod de operare precum si set de instructiuni. Un tabel comparativ cu principalii competitori in domeniul PC 386 ofera o imagine selectiva cumparatorului roman asupra pietei de calculatoare personale la nivelul anilor 1990.

             80386, rezultatul unei evolutii tehnologice

         INTEL, arhitectul revolutiei calculatoarelor personale

      Arhitectura microcalculatoarelor de astazi este datorata in proportie de 70% firmei INTEL, intr-adevar, luind in considerare primul calculator personal realizat in 1974, MITS ALT AIR, avind la baza microprocesorul 8080, IBM PC si nenumaratii compatibili care au facut ca arhitectura 8086/88 sa devina un standard, generatiile succesive ale lui 86, 80286, 80386 cu nenumaratele aplicatii, foarte rapidul 486, toti rulind acelasi software si impingind compatibilitatea de jos in sus inspre secolul urmator, putem sustine afirmatia de mai sus fara ezitare.Succesul lui INTEL se datoreaza abilitatii acestei firme de a descoperi tendinte de viitor si de a se pozitiona astfel incit sa poata exploata aceste tendinte. Cind Robert Noyce si Gordon Moore au infiin tat compania in 1968, erau deja veterani ai industriei electronice; s-au intilnit in timp ce lucrau pentru William Shokley, cel ce coinventase tranzistorul si impreuna cu alti 6, au infiintat Fairchild Semicon ductors. In timp ce erau la Fairchild, Noyce a inventat circuitul integrat, iar Moore a coordonat echipa de cercetatori care a introdus in fabricatie primul circuit integrat. Scopul initial al lui INTEL, intr-un moment cind memoria calculatoarelor era realizata pe toruri de ferita, era de a realiza o memorie pe un circuit integrat. Prin 1969, INTEL producea primul circuit integrat RAM static, iar in 1970, RAM-ul dinamic 1103 a constituit o solutie providentiala pentru calculatoarele de capacitate medie, facind ca memoriile pe toruri de ferita sa fie depasite si curind abandonate. 1971 a marcat doua evenimente deosebite pentru INTEL: primul EPROM si primul microprocesor. Spre deosebire de memoriile programabile anterioare, care trebuiau sa fie inlocuite ori de cite ori era necesara o schimbare a programului continut in memorie, EFROM-ul poate fi sters cu un spot de raze ultraviolete si apoi reprogramat. Microprocesorul, fructul gindirii creatoare a lui Ted Hoff, a pornit ca rezultat al cercetarii unui proiect de realizare a 12 circuite la cererea clientului, BUSICOM, o firma japoneza care dorea sa construiasca o familie de calculatoare programabile. Hoff a decis ca ideea utilizarii a 12 circuite pentru realizarea proiectului respectiv era neinteligenta si costisitoare si in loc a dezvoltat unul singur, dispozitiv logic de uz general intr-o lume de circuite dedicate. Formal, introdus la sfirsitul lui 1971, microprocesorul pe 4 biti 4004, a fost urmat in anul 1972 de cel pe 8 biti, 8008. In 1974, microprocesorul 8080, oferind o performanta de 10 ori mai mare decit 8008, devine curind un standard industrial (pe baza lui s-a realizat primul calculator personal ALTAIR). Evolutia lui INTEL nu a fost intotdeauna ascendenta, existind si perioade mai slabe. Astfel, implicarea prin anii '70 in industria ceasurilor digitale a fost neinspirata; productia memoriilor MOS dinamice a continuat pina in anul 1985, cind a trebuit sa fie abandona ta, mai ales datorita dumping-ului practicat de japonezi. Dar implica rea gigantului IBM in afacerile firmei, prin cumpararea in 1983 a 15% din stocul INTEL, a reprezentat o infuzie de capital si mai ales de motivatie care au propulsat INTEL din nou pe pozitii fruntase in industria de semiconductoare. Nici abandonarea cooperarii cu SIEMENS, nici obositoarea lupta cu NEC asupra procesoarelor compatibile 8086/88, nu au putut slabi forta inovativa a acestei companii de exceptie. Trebuie remarcat ca, din punct de vedere financiar, 80386 a contribuit in mod decisiv la imaginea de exceptie a firmei.

In iulie 1986, INTEL a inceput sa desfaca microprocesorul 80386 la un pret de 299 $. Un cistig de 150 de milioane $ a fost obtinut la sfirsitul anului 1987 m urma vinzarii a peste 600.000 de microprocesoare. La sfirsitul anului 1988, 386 era un produs de o jumatate de miliard de dolari. Investitia de 100 milioane $ facuta in 80386 a fost platita in 1988. in 1987,INTEL a inchis anul fiscal cu cistiguri de 1,9 miliarde $, o crestere de peste 50% fata de anul 1986. Cistigul net a sarit la 248 milioane $, dupa o pierdere de 174 de milioane $ in 1986.

      Microcalculatoarele; o privire asupra tehnologiei

      Inventarea microprocesorului in 1971 de catre Ted Hoff in laboratoarele Fairchild a avut o importanta mult mai mare decit s-a prevazut initial, caci dincolo de aplicatiile imediate, de control, el a facut posibila aparitia microcalculatorului, un dispozitiv electronic folosit pentru prelucrarea informatiei cu ajutorul unor semnale electrice produse de circuite plasate pe o pastila de siliciu. Complexi tatea microprocesorului a crescut de la citeva circuite pina la circuitul integrat pe scara foarte larga (VLSI) de astazi, care aduna peste 100.000 de circuite pe aceeasi pastila. Microcalculatoarele moderne contin mai multe subsisteme conectate intre ele si circuite de suport VLSI. Constructorul de microcalculatoare are de ales dintr-o gama larga de microprocesoare, circuite de memorie, de interfata in variante constructive nMOS, CMOS, I2L, factorul primordial de alegere fiind raportul pret / performanta.Microprocesorul este, dupa cum am amintit, cea mai importanta componenta a sistemului. El prelucreaza aproape toate informatiile din interiorul unui microcalculator, citeste instructiuni si date din memorie, executa prelucrari asupra lor, le trimite sau le primeste catre / dinspre periferice prin instructiuni de intrare iesire. Cunoscut si sub numele de unitate centrala, microprocesorul este un circuit integrat digital care prelucreaza informatia in mod secvential.Toate microcalculatoarele de tip IBM si compatibilele IBM contin microprocesoare INTEL din familia 8086/8088,80286,80386SX, 80486. Microprocesoarele MOTOROLA 68000, 68020, 68030 stau la baza microcalculatoarelor APPLE Macintosh si a statiilor de lucru din prima linie.Microprocesoarele se claseaza dupa numarul de biti din cimpul de adrese si largimea cuvantului. Modul in care datele sint manevrate in interiorul microprocesorului depind de organizarea interna, de arhitectura cailor de date si de adrese. Viteza de prelucrare a microprocesorului este in mod direct legata de arhitectura acestuia si de calitatile tehnologice ale circuitelor componente.Dimensiunea cimpului de adrese determina marimea spatiului fizic de memorie care poate fi adresat de microprocesor.De exemplu, un microprocesor pe 8 biti are un cimp de adrese cu largimea de 16 biti. Spatiul de memorie care poate fi adresat este de 2¹⁶ locatii, adica 64 000 de locatii de memorie. 8086 dispune de un cimp de adrese de latime de 20 de biti. Ca atare acesta poate accesa 2²⁰ locatii, adica pina la l milion de locatii de memorie. Magistrala de adrese de 24 de biti a lui 80286 permite adresarea a 16.000.000 de locatii; cea de 32 de biti a lui 80386 adreseaza un spatiu liniar de memorie de 4 miliarde de octeti. Largimea cailor de date influenteaza in mod direct performantele de viteza ale microprocesorului. Dimensiunea mai mare a cailor de date inseamna prelucrarea si manipularea unei cantitati mai mari de informatie pe unitatea de timp. Largimea bus-ului de date determina si rata de transfer din si catre unitatea centrala in lucrul cu perifericele. Un bus de date mai larg inseamna transferuri mai eficiente, deci o performanta de viteza mare. Spre exemplu, microprocesoarele 8086 si 8088 sant functional identice. Difera insa sub raportul largimii busului de date pentru operatiile deintrare / iesire. 8086 dispune de 16 biti de date pentru lucrul cu intrarea / iesirea, in timp ce 8088, de numai 8 biti. Ca o consecinta, 8086 este cu 20% mai rapid decit 8088.

      Frecventa ceasului de baza este parametrul cel mai intim legat de tehnologia de realizare a microprocesorului. Viteza microprocesorului depinde in mod invers proportional de perioada de timp in care microprocesorul executa o operatie elementara. Cu cit aceasta este mai mica, cu atit numarul de operatii elementare executate intr-o unitate de timp este mai mare. Cum instructiunile microprocesorului sint constituite din succesiunea unor operatii elementare, rezulta de aici implicatia directa asupra vitezei de lucru a microprocesorului.Dupa cum am mai spus, cresterea vitezei este limitata de caracteristicile tehnologice ale realizarii microprocesorului. In timp, aceste tehnologii au evoluat in sensul cresterii performantelor de viteza de la PMOS, NMOS, HCMOS etc.O privire asupra evolutiei microprocesoarelor INTEL in timp, releva evolutia acestor factori mentionati anterior.

    INTEL 4004 - primul microprocesor; aparut in realizat in tehnologie PMOS, inglobeaza 2.250 de tranzistoare pe pastila de siliciu. Prelucrare pe 4 biti, ceas de 740 KHz, viteza 60.000 de operatij/secun-da, memorie adresabila 4 Koct, set de 45 instructiuni orientate pe operatiuni aritmetice.Utilizatorul poate programa microprocesorul sa realizeze un numar mare de sarcini diferite, fiind un circuit versatil, spre deosebire de circuitele dezvoltate anterior care erau dedicate.

   INTEL 8008 - aparut in 1972, microprocesor pe 8 biti, tehnologie PMOS, grad de integrare 3.300 tranzistoare pe pastila de siliciu, ceas 800 KHz, viteza 30.000 operatii/secunda, memorie adresabila 16 Koct, set de 48 de instructiuni. Proiectat initial pentru comanda unui display pe tub catodic pentru firma DATAPOINT Corporation, microprocesorul nu a fost acceptat, fiind considerat prea lent, fata de logica cablata clasica. Totusi, piata a absorbit curind circuitul, aplicatiile sale de manipulare date si caractere dovedind utilitatea sa. A devenit evident pentru INTEL ca un viitor deosebit era in fata acestor circuite.

   INTEL 8080-tehnologie NMOS, grad de integrare 4.500 de tran zistoare pe capsula, capacitate de adresare 64 Koct, frecventa ceasului 2,083 MHz, 200.000 de operatii/secunda, set de 72 de instructiuni.Succesul deosebit al lui 8008, a determinat INTEL sa proiecteze si sa lanseze pe piata, in aprilie 1974, microprocesorul 8080. Prin versatilitate, acest microprocesor a determinat aparitia a nenumarate aplicatii care au inglobat circuitul. 8080 si-a gasit locul in industria electronica, a bunurilor de consum chiar si in cea a automobilelor. Dar poate cea mai importanta aplicatie, cu cele mai penetrante implicatii in viitor a fost realizarea pe baza lui 8080 a primului calculator personal ALTAIR 8800, produs in 1975 de catre firma Micro Instru-mentation Telemetry Systems.Tot de 8080 este legata si aparitia primului calculator personal 'comercial', APPLE II. Istoria nasterii si evolutiei firmei APPLE ilustreaza extraordinara putere a ideii novatoare in conditiile economiei de piata si intr-un fel mitul succesului american. Proiectat si realizat literalmente 'pe genunchi', intr-un garaj, de doi studenti, Steve Wozniak si Steven Jobs, vindut, in 1976 direct din acelasi garaj; actiunea, la inceput cu putine sanse de reusita, a pus bazele unei firme APPLE CO, care avea sa parcurga triumfal calea succesului, devenind numai in 8 ani o corporatie internationala avind la activ multe miliarde de dolari.Si cum inovatia trebuia sustinuta si in domeniul software-ului, un la fel de tanar student, Bill Gates, a implementat un BASIC pe calculatorul ALTAIR. A fost prima actiune a unei mici companii, care va determina in mod decisiv software-ul de microcalculatoare. Microsoft are astazi mai mult de 1500 de angajati si un venit anual de peste 350 milioane $.

      In 1978, INTEL a deschis seria microprocesoarelor pe 16 biti prin 8086, care inglobeaza cca 29.000 de tranzistoare pe capsula, lucreaza cu un ceas de 4 sau 8 MHz si executa 330.000 de operatii/secunda. Putind adresa fizic si virtual l Moct de memorie cu o marime a segmentului de 64 Koct, 8086 era un microprocesor cu adevarat puternic la momentul respectiv. Si totusi, piata 1-a acceptat cu greu -reticenta la 16 biti - nedispunind de circuite suport pe 16 biti. Iata de ce in 1979, INTEL corecteaza eroarea de apreciere a pietei lansind microprocesorul 8088, identic cu 8086 sub aspectul arhitecturii interne, dar mai bine adaptat la mediul foarte raspindit de 8 biti, comunicind cu exteriorul pe 8 biti, un hibrid perfect intre 8 si 16 biti.Optiunea gigantului IBM pentru acest microprocesor, pentru realizarea primului calculator personal IBM (IBM PC) a reprezentat un factor hotaritor in sustinerea pe mai departe a firmei INTEL.Prin IBM PC cele doua microprocesoare 8086/8088 au constituit baza calculatoarelor personale acceptata ca standard industrial. Tot pe baza structurii IBM s-au dezvoltat programe devenite standard si produse standard disponibile astazi pe piata de calculatoare personale. Tactica de 'urmarire a leaderului' a facut, de asemenea, sa apara mii de calculatoare IBM PC. Prin aceasta si prin tactica sistemului deschis prin care utilizatorii aveau posibilitate sa dezvolte aplicatii (placi aditionale) care sa poata fi introduse in calculatorul personal IBM s-a multiplicat sansa proliferarii standardului IBM in domeniul calculatoarelor personale. Este exemplul unei stralucite reusite in domeniul marketingului.Evolutia lui IBM a fost legata pentru multa vreme de 8086/8088, in fapt o intreaga generatie de PC, IBM PC original, IBM PC XT, IBM 3270 PC, PC Jr, PC Portable (Hurricane) si PC Convertible.In scurt timp alternativa compatibilitatii IBM se deplaseaza din domeniul optiunii in domeniul necesitatii.Doar APPLE, credinciosi propriului mit si vocatiei originalitatii, continua sa supravietuiasca in mod miraculos, ca o stralucita exceptie care confirma regula, intr-o lume de compatibili IBM.In 1982, INTEL lanseaza 80286, un microprocesor realizat intr-o tehnologie superioara fata de predecesorul sau 8086. Insumind peste 135.000 de tranzistori pe capsula, lucrind cu frecvente de ceas de 6, 8, 10, 12 MHz, sau chiar 16 MHz, putind sa atinga pina la 2 milioane de instructiuni pe secunda, accesind un spatiu de memorie real de pina la 16 Moct si un spatiu de memorie virtual de pina la l Goctet, 80286 reprezinta in domeniul celor 16 biti un salt deosebit. Pastrind compatibilitatea totala la nivel de cod obiect cu 8086, realizeaza performante de 2 ori mai bune decit 8086, chiar daca se foloseste aceeasi frecventa de ceas si nici una din instructiunile sale suplimentare. IBM a fost primul producator mare care a utilizat 80286 atunci cind a introdus PC AT in 1984. De atunci au urmat multe calculatoare compatibile AT. IBM a continuat sa utilizeze acest microprocesor in noua sa generatie de calculatoare personale IBM PS2, modelul 30 286, 50 si 60. Astazi vinzarile de PC 286 depasesc vinzarile de sisteme 8086/8088.Principalul atu al lui 286 este, desigur viteza. Arhitectura sa are in vedere un grad inalt de paralelism in executia instructiunilor, ceea ce ii confera caracteristici superioare predecesorului sau. Mecanismele intrinseci implementate in logica sa interna sint mai bine adaptate lucrului sub controlul unui sistem de operare multitasking. Pentru prima oara, programe sofisticate, cum ar fi gestiunea bazelor mari de date, programe de proiectare automata (CAD), sau programe sofisticate de editare pot fi rulate independent de calculatoare mini sau medii, pe calculatoare personale.Dar, pe masura ce aplicatiile pe calculatoarele personale au depasit etapa procesarii de texte si a programelor de tip 'spreadsheet' si au intrat in domeniul sofisticat al produselor bazate pe grafica de tip WINDOWS, arhitectura pe 16 biti a lui 80286 a inceput sa-si eviden tieze limitarile. In anii 80, 8086/8088 pareau puternice. Limita adresarii a l Moctet de memorie parea o stacheta indepartata pentru programe ce solicitau 256K, 512K si in fine 640 Kocteti de memorie. In momentul in care programe sofisticate au impins limita cerintelor peste l Moctet de memorie, au trebuit sa se imagineze tehnici complexe, asa cum sint comutarea bankurilor de lucru (EMS), sau programe de supra punere (overlay), sau terminate and stay resident (TSR). Aceste programe au prelungit viata lui 286, dar au impus limitari de performanta si de functionare asupra aplicatiilor.Compatibilitatea cu 8086 este asigurata la 80286 prin existenta a doua moduri de lucru: mod real (8086/8088) si mod protejat (80286). in mod real, 80286 se prezinta din exterior ca un 8086, putind accesa l Moctet de memorie. In mod protejat pozitionarea prin program a unui bit de stare permite adresarea unui spatiu de 16 Mocteti. Dezvoltind sistemul de operare OS/2, MICROSOFT a intilnit o problema majora generata de inexistenta unui mecanism hardware de intoarcere din mod protejat in mod real, fapt care conducea la oprirea procesorului in aceste situatii. Microsoft a rezolvat problema printr-o comutare de moduri echivalenta cu un reset al sistemului.Dar cea mai mare constringere impusa software-ului este modul de programare segmentat al familiei INTEL. Pentru a depasi bariera celor 64 Kocteti proprie microprocesoarelor pe 8 biti, si pentru a pastra compatibilitatea pe mai departe cu acestea, INTEL a introdus arhitectura segmentata odata cu 8086/8088. Prin extinderea bus-ului de adrese de la 16 la 24 de biti, utilizind o tehnica de suprapunere, microprocesorul poate adresa l Moctet de memorie. Totusi, aplicatii utilizind structuri de date si programe lungi trebuie inca sa segmen teze memoria in felii de 64 K. Acest lucru incomodeaza si forteaza programatorii sa partitioneze o aplicatie in segmente multiple de cod si de date.Programele si structurile de date care depasesc granita celor 64 Kocteti solicita tehnici foarte complicate si nu pot elibera aplicatia, sau limbajul sursa de dificultatea de a manevra segmente de cod si date. In sfirsit, 80286 este lipsit de mecanisme hardware pentru implementarea efectiva a conceptului de memorie virtuala, o tehnica prin care capacitatea mare a discurilor de masa este vazuta ca si cum ar fi propria memorie RAM a calculatorului. El realizeaza aceasta prin programe sofisticate care, ele insele consuma timp si spatiu de memorie. Dar punctul slab al lui 80286 este ca incearca sa rezolve probleme de anvergura raminind in domeniul celor 16 biti. Aceasta constringere il marcheaza in mod fatal.in 1985, INTEL a introdus microprocesorul 80386. Daca celelalte microprocesoare aduceau inovatii, mai mult sau mai putin importante, 80386 a reprezentat un salt calitativ revolutionar fata de predecesori, in conditiile pastrarii compatibilitatii cu programele dezvoltate pentru 8086/80286.Principala inovatie este faptul ca arhitectura procesorului este pe 32 de biti, atit interna cit si externa. 80386 este produs utilizind tehnologia CHMOS II, un proces care combina calitatile de inalta frecventa ale tehnologiei HMOS, cu cele de consum mic de putere proprii tehnologiei CMOS. Utilizind geometria de 1 u si 2 straturi metalice, produsul compacteaza pe placuta de 1/4' de siliciu mai mult de 275.000 de tranzistoare si un milion de componente electronice.Este o magistrala realizare a tehnologiei VLSI. Tehnica 'pipe-line', prelucrarea paralela, precum si lucrul la 16, 25, 33 MHz ridica performanta microprocesorului la 3-5 milioane de instructiuni pe secunda (7 MIPS la 25 MHz). Cu aceasta, performanta lui 80386 depaseste viteza multor minicalculatoare si egaleaza viteza calculatoa-relor medii de acum 10 ani. Dar cele mai semnificative avantaje sint oferite de 386 programatorilor inlaturind barierele intilnite de sistemele de operare si aplicatiile pe microprocesoarele precedente, cum ar fi lucrul pe 32 de biti, sistemul de paginare al memoriei, caracteristici de I/O superioare si spatiul de adresare liniar mult mai mare (4 Gocteti). Foarte important este faptul ca toate aceste modificari structurale au fost implementate intr-un superset de functiuni, pastrind in acelasi timp compatibilitatea cu produsele software pentru 8086/8088 si 80286. Ca si in cazul lui 8086, care a fost urmat de un 8088 mai adaptat mediului existent de 8 biti, si 80386 a fost urmat de 80386SX, un element de tranzitie intre 80286 si 80386. Ca si 286, 386SX acceseaza pina la 16 Mocteti de memorie; de asemenea are cai de date de 16 biti. Intern, insa, SX prelucreaza, ca si 386, 32 de biti. In plus, 386SX prezinta o compatibilitate perfecta cu toti predecesorii INTEL (8086/8088 si 80286) retinind modul protejat si virtual 8086 al lui 80386. 386SX, 386 si mai departe 486 sufera in prezent de inexistenta unui software care sa exploateze calitatile acestora.Dar calitatile exceptionale expuse anterior dau software-ului sansa de a prinde din urma hardware-ul. Baza instalata in momentul acesta pe sisteme 386 este suficient de mare ca sa merite efortul dezvoltarii.Urmatorul membru al familiei INTEL, 80486, nu este esential diferit de predecesorul sau 386.Beneficiind de o tehnologie superioara, 486 este mai rapid si inglobeaza in structura sa circuite care in mod traditional erau circuite suport exterioare, cum ar fi: controllerul pentru memoria coche, coprocesorul matematic si de periferie: porturile de comunicatie si suportul pentru grafica de mare viteza. In plus, circuitul poate sustine lucrul cu procesoare multiple.Avantajele unei viteze mai mari sint legate in primul rind de reduceri de pret. De exemplu, un minicalculator VAX costa mai mult de 20.000 $. O masina completa 486 poate sa se situeze in intervalul de pret de la 4000 $ la 10.000 $, atingind performante competitive.      Caracteristicile de protectie asigura integritatea sistemului de operare in fata interfetei utilizatorilor si a utilizatorilor intre ei insisi.Siguranta globala a unui sistem in mod PROTEJAT depinde in principal de robustetea sistemului de operare, nu de siguranta progra mului utilizator. Modul PROTEJAT 80386 este preferat datorita lucrului pe 32 de biti, suportul memoriei virtuale si securitatii acestuia.Oricum, modul protejat permite o flexibilitate deosebita. In aceasta privinta, modul 8086 virtual este interesant, intrucit permite rularea oricarui software existent 8086 sub controlul sistemului de operare in mod PROTEJAT pe 32 de biti. Aici nu exista nici un fel de restrictie. Software-ul de aplicatie 8086 implicat poate fi un program de aplicatie autohton, sau poate fi un intreg sistem de operare 8086, cum ar fi PC-DOS. Cind software-ul 8086 este executat in mod 8086 VIRTUAL, el 'crede' ca lucreaza pe un 8086 fizic. De fapt, sistemul de operare 80386 master in mod PROTEJAT detine controlul tuturor resurselor sistemului. Combinarea compatibilitatii pe 16 biti si a functiilor aditionale de operare in mod protejat fac ideala utilizarea lui in sisteme de operare care suporta multitasking-ul intr-o varietate de medii de programare. Modul VIRTUAL 8086 este o solutie eleganta pentru asigurarea compatibilitatii software intre generatii de sisteme de la 8086 la 80386. in acest mediu, 80386 poate executa programe PC-DOS multiple neschimbate intr-un mediu protejat.Aceasta calitate confera lui 80386 o compatibilitate fara precedent cu membrii anteriori ai familiei INTEL. Modul virtual 8086 pro tejeaza investitiile deosebite facute in software-ul 8086/88 si fur nizeaza o cale comoda de abordare a problemelor legate de memoria virtuala, multiprelucrare si lucrul insusi pe 32 de biti. In modul virtual, 80386 poate rula aplicatii PC DOS simultane separate si fara interferente intre programe. Aceasta deoarece fiecare masina virtuala are spatiul de adresa propriu, spatiul porturilor de adresa si tabela vectorilor de intrerupere. Un program 8086 ruleaza in acest mediu ca parte dintr-un task virtual 8086.Software-ul care ruleaza in modul nativ protejat pe 32 de biti 80386 si implementeaza un set de masini 8086, virtuale este denumit program de control 80386 sau monitor de masina virtuala.Diferenta esentiala intre Modul Real si Virtual 86 este faptul ca protectia memoriei, mecanismul de memorie virtuala si de verificare a privilegiilor sint valide si atunci cind masina virtuala lucreaza. Prin urmare executarea unui program intr-o masina virtuala 8086 nu blo- Anul 1990 a marcat aparitia unor calculatoare personale 486 foarte puternice, folosite indeosebi ca servere de retele. Astfel COMPAQ SYSTEMPRO 486/840, IBM Model 95, DELL 433TE, AT&T STAR SERVER, Hewllett-Packard Vectra 486, sint citeva nume mari inscrise in cursa pentru performanta. Ponderea acestor sisteme si viteza de asimilare a acestora in cursul anului 1991 este obiectul unei analize in capitolul urmator. -

      MICROPROCESORUL 80386

      80386 - Mod de operare

      80386 este proiectat pentru a realiza operatii pe 32 de biti, dar in acelasi timp poate functiona ca un 8086 sau 80286 rapid. Pentru o mai buna intelegere este necesara o prezentare a celor trei moduri in care acest microprocesor opereaza. Aceste moduri de lucru, numite moduri 8086, Real, Protejat si Virtual dau lui 80386 un grad mare de compatibilitate si flexibilitate.Principalele distinctii se refera la metodele de adresare a memoriei si capacitatile de memorie care pot fi adresate.Dupa cum se observa, modul 8086/8088 suporta numai modul real, care adreseaza l Moctet de memorie. Modul de lucru pe 16 biti al lui 80286 adauga modului real 80386, un mod protejat si de 16 ori mai multa memorie (16 Mocteti). 80386 adauga operarea pe 32 de biti in modul protejat, pentru a adresa cel putin 4 Gigaocteti de memorie. 80386 ofera de asemenea un mod subordonat 8086, virtual pentru a realiza compatibilitatea cu software-ul 8086 existent.80386 incepe intotdeauna operarea in modul compatibil 8086, modul REAL. Aceasta permite ca software-ul existent sa poata fi rulat a viteza oferita de 80386. Modul REAL este denumit astfel deoarece software-ul compatibil 8086 vehiculeaza adrese reale (fizice). Limitarea de memorie de l Moctet si modelul de programare segmentat de 64 Kocteti sint identice cu modul real pe 80286. In modul REAL, 80386 opereaza ca un 8086 extrem de rapid, si anume un program 8086/88 rulat pe 80386 se executa de aproape zece ori mai repede.Dupa pornire, 80386 poate fi instruit sa lucreze in modul REAL au PROTEJAT. Acest mod lucreaza cu date si adrese pe 32 de biti si mod VIRTUAL de lucru cu memoria in mod pagina. Acest mod este tinta  dezvoltarii software-lui pe 32 de biti. cheaza sistemul. Daca un program incearca sa acceseze o adresa de memorie in afara spatiului masinii virtuale, se genereaza o exceptie (intrerupere hardware) si sistemul de operare preia controlul. Facilitatea de compatibilitate DOS (DOS compatibility Box) continuta de OS/2 nu include aceasta caracteristica.Cu toate ca 80386 suporta masini virtuale 8086, nu suporta masini virtuale 80286 sau 386. Modul virtual 8086 permite virtuali zarea numai a mediului modului real. Aceasta limitare este datorata unor constringeri existente in instructiunile POPF si PUSHF, precum si a celor de registre de sistem-memorie. Se asteapta ca INTEL sa furnizeze posibilitatea ca 80386 sa se autovirtualizeze si sa-1 virtu alizeze pe 80286 in elaborarile ulterioare.Viitorul rezerva dezvoltari spectaculoase atit in domeniul tehnologiei cit si in domeniul software-ului. De la inceput trebuie facuta, insa o remarca: arhitectura 386 pe 32 de biti constituie baza dezvoltarilor viitoare. Lumea calculatoarelor personale are acum o fundatie stabila, asa cum a fost arhitectura IBM 370 timp de peste 25 de ani. Se estimeaza supravietuirea arhitecturii 386 pe o perioada cel putin egala. Intre timp, migratia catre sistemele pe 32 de biti se va accelera. Toate functiile unitatii centrale si cele secundare de I/O vor fi pe 32 de biti. Consecvent, noile dezvoltari software vor fi numai pentru 32 de biti.Privite in retrospectiva, calculatoarele personale urmeaza aceeasi cale ca si arhitecturile mini si mari; de la 3, la 16 si 32 de biti. INTEL  a inceput in 1971 cu arhitectura pe 4 biti, a trecut la 8 biti, apoi in 1978 la 16 biti prin 8086/88. In sfirsit in 1985, INTEL a reusit sa impacheteze o arhitectura completa pe 32 de biti intr-un singur circuit integrat. 386 a reprezentat prima implementare a unui procesor pe 32 de biti. A doua este i486. Initial aparut intr-o versiune la 25 MHz, i486 este de 50 de ori mai performant decit unitatea centrala din calculatorul IBM PC original. Curind i486 va lucra la frecvente de 50 si 60 MHz. INTEL pretinde ca performanta lui 486 este cu 100% pina la 300% mai mare decit performanta lui 386, si aceasta pe baza integrarii intr-o singura capsula a coprocesorului matematic, precum si a controllerului si memoriei cache. Prin urmare sint necesari mai putini cicli pentru a aduce si executa o instructiune.Ca nivel de integrare remarcam faptul ca fata de 386, care ingloba 275.000 de tranzistoare pe capsula, 486 inglobeaza 1,2 milioane de tranzistoare contine 4 milioane de tranzistoare, in 1996 i686 va impacheta 22 milioane de tranzistoare, iar dupa anul 2000 - i786, 100 milioane. i586 se configureaza in jurul unei unitati aritmetice si logice (ALU) cu structura paralela, care integreaza intr-o maniera transparenta echivalentul a patru unitati aritmetice si logice 386. Acest ALU este, la fel ca 486, echipat cu o unitate de virgula mobila (FPU) si de o memorie cache de 2 ori 8 Kocteti destinata datelor si ins tructiunilor. i586 ramine compatibil cu toate instructiunile si modurile de functionare ale generatiilor precedente de microprocesoare si va putea utiliza toate programele aplicative existente astazi. Este dotat cu trei moduri de functionare suplimentare. Primul consta dintr-un tip 64 de biti nativ, care ar trebui, in timp sa favorizeze aparitia mediilor si programelor aplicative care sa beneficieze de aceste caracteristici avansate. Al doilea, supranumit Performance Monitor, se adreseaza celor care dezvolta software. El permite verificarea timpilor de executie a programelor si optimizarea derularii lor. In sfirsit, al treilea, numit Probe Mode, permite examinarea procesorului si registrelor si este orientat spre punerea la punct a software-ului sau a placilor aditionale. Initial livrat in versiunea lucrind la 66 MHz, INTEL i586 va oferi o putere de ordinul de 70-80 Mips, deci, la frecventa da ceas egala, dublul puterii lui i486. Va fi livrabil incepind cu sfirsitul acestui an. Pretul va fi situat intre 1700 si 2000 $. Conform celor declarate de un purtator de cuvint, INTEL va anunta la jumatatea anului 1992 primele sisteme incorporind acest microprocesor.

      Le monde Informatique, 11 feb. 1991

      Privind spre viitor, INTEL vede functionarea unor structuri paralele in care 4 unitati centrale inglobind fiecare cite 5 milioane de tranzistoare, vor oferi executia codului, 2 unitati de adresare, de asemenea lucrind in paralei vor ingloba 10 milioane de tranzistoare, sectorul grafic si de autotest vor contine alte 10 milioane. Zona cache cu 40 de milioane de tranzistoare va fi inglobata in acelasi microprocesor care va utiliza arhitectura RISC, CISC si prelucrarea paralela.In termeni de viteza exprimata in MIPS (milioane de instructiuni pe secunda), PC-ul original lucra la mai putin de l MIPS. 80386, cu un tact de 33 MHz lucreaza la 10 MIPS. Prin anul 2000, INTEL prevede functionarea la frecvente apropiate de 250 MHz si la viteze de 2000 MIPS. Sa retinem doar ca 2 miliarde de instructiuni pe secunda inseamna de 2 ori viteza celui mai rapid calculator de orice tip existent astazi.Inca odata facem remarca legata de faptul ca toate aceste dezvoltari vor fi tacute pastrind compatibilitatea cu arhitectura de baza 386. Valoarea investitiei facute in aceasta arhitectura va fi sporita pe masura ce sistemele de operare pe 32 de biti si noile aplicatii se vor instala.Desigur, estimarile facute de INTEL referitoare la cresterea densitatii de impachetare sint bazate pe functionarea asa numitei legi a lui MOORE, emisa de Gordon Moore, cofondatorul lui INTEL, con form careia numarul de tranzistoare impachetate pe un circuit se dubleaza la fiecare 2 ani.Mult mai utile pentru utilizatorul de PC si posibilul cumparator al anului 1992 deci si pentru o mare categorie din cititorii acestei carti par a fi concluziile ce se desprind din examinarea evolutiei domeniului pina acum.INTEL, MICROSOFT si COMPAQ au inregistrat profituri chiar in perioade de recesiune datorita faptului ca aceste companii au jucat un rol indispensabil in definirea calculatorului personal clasa business pe care cei mai multi utilizatori il doresc astazi: un sistem 386 cu o magistrala clasica de tip AT plus WINDOWS

      Concluzii:

      1. Productia neingradita de microprocesoare

      Datorita deciziei inspirate a lui IBM de a alege procesorul 8088 ca motor al PC-ului original, INTEL a demarat elaborarea inovatoare a 3 generatii succesive de microprocesoare - 286, 386 si 486. Intre timp printr-un contract de licenta inteligent, rivalul lui INTEL, AMD a pus la dispozitia producatorilor de compatibili suficiente microprocesoare care au proliferat standardul AT pina la nivelul in care a devenit cel mai puternic standard din industria calculatoarelor cu peste 40 milioane de calculatoare vindute.In momentul de fata INTEL este preocupat ca prin diverse manevre legale sa-l opreasca pe AMD sa produca 386 si 486, manevre care sint in defavoarea producatorilor de compatibili. Daca INTEL ar fi aplicat aceeasi politica referitoare la 286, probabil cumparatorii ar fi achizitionat acum AT-uri scumpe in locul performantelor 386 de astazi. Ca atare, consideram ca politica cea mai inteleapta este acordarea licentei catre AMD fapt ce va rezolva intr-o oarecare masura Multe firme au anuntat sisteme realizate pe baza lui 80486SX, dar nu este de asteptat ca acestea sa inlocuiasca linia de produse 386. Este mai degraba o masura prin care INTEL incearca sa elimine de pe piata pe AMD prin promovarea lui 80486, intrucit aceasta a investit mult in AM386, cu scopul declarat de a ramine in continuare unic furnizor.

      MICROTIMES-Junie 1991

      Pentium

      La 19 octombrie 1992, Intel a anuntat ca cea de a cincea generatie a liniei sale de microprocesoare compatibile (codificata P5), se va numi procesor Pentium si nu 586 asa cum a crezut toata lumea. Ar fi fost normal sa se numeasca 586, dar Intel a descoperit ca nu il poate breveta cu un nume de forma numerica, iar compania vroia sa-i impiedice pe ceilalti producatori sa denumeasca la fel cipurile copii pe care le-ar putea proiecta.Cipul Pentium existent astazi, a fost lansat la 22 martie 1993. Sistemele care il utilizeaza au inceput sa apara doar la cateva luni mai tarziu.Cipul Pentium este integral compatibil cu procesoarele Intel anterioare, dar se si deosebeste de acestea in multe privinte. Cel putin una dintre aceste deosebiri este majora: cipul Pentium are doua canale identice de procesare a datelor, ceea ce ii permite sa execute doua instructiuni in acelasi timp. Intel numeste aceasta capacitate de a executa simultan doua instructiuni, tehnologie superscalara (procesare paralela). Aceasta tehnologie asigura performante suplimentare fata de cea a procesorului 486.Cipul standard 486 executa o instructiune, in medie, in doua perioade de tact, ajungand pana la o singura perioada pe instructiune prin introducerea multiplicarii interne a tactului, la procesoarele DX2 si DX4. Datorita tehnologiei de procesare paralela, cipul Pentium poa te executa mai multe instructiuni cu viteza de doua instructiuni pe ciclu de ceas. Arhitectura superscalara este de obicei asociata cu cipurile evoluate RISC (Reduced Instruction Set Computer   procesoare cu set redus de instructiuni). Procesorul Pentium este unul dintre primele cipuri CISC (Complex Instruction Set Computer- calculator cu set complex de ins tructiuni), care functioneaza cu procesare paralela. Procesorul Pentium reprezinta practic doua opun 486 intr-o capsula. .Cele doua canale pentru executarea instructiunilor din interiorul cipului sunt numite canale u si v. Canalul u, care este canalul principal, poate executa toate instructiunile pentru calculul cu numere intregi si in virgula flotanta. Canalul v este canalul secundar si poate executa numai instructiuni simple de calcul cu numere intregi si unele instructiuni in virgula flotanta. Procesul prin care se executa doua instructiuni simultan pe canale diferite se numeste pairing(in  pereche). Nu toate instructiunile secventiale se pot executa in pereche si, atunci cand nu este posibil, este utilizat doar canalul u. Pentru marirea eficientei, puteti recompila softul pentru a permite mai multor instructiuni sa se execute astfel.Procesorul Pentium este complet compatibil cu cipurile 386 si 486 si, desi toate programele soft existente in prezent ruleaza mult mai rapid pe Pentium, multi producatori doresc sa recompileze aplicatiile ca sa foloseasca mai mult din adevarata putere a acestui procesor. Intel a dezvoltat compilatoare noi care folosesc toate avantajele cipului. Firma a acordat licenta pentru aceasta tehnologie firmelor care produc compilatoare, astfel incat proiectan tii de soft ii pot folosi avantajele. Un soft optimizat ar trebui sa imbunatateasca performan tele calculatorului prin cresterea numarului de instructiuni care se executa simultan pe cele doua canale ale procesorului.Procesorul Pentium are un modul numit BTB (Branch Target Buffer) care utilizeaza o tehnica numita branch prediction (predictia salturilor) in scopul reducerii timpului de asteptare in canalele de procesare, cauzat de aducerea instructiunilor unei ramuri aflate la o alta locatie de memorie. Modulul BTB incearca sa prevada cand va apare o instructiune de salt si sa aduca in memorie instructiunile corespunzatoare ramurii la care se va face saltul. Utilizarea tehnicii de prevedere a ramificarii unui program permite procesorului sa mentina in functionare, la viteza maxima, cele doua canale ale sale. Figura de mai jos prezinta arhitectura interna a procesorului Pentium.Cipul Pentium are o magistrala de adrese pe 32 de biti si poate sa adreseze 4G de memorie ca si procesoarele 386DX si 486. Dar procesorul Pentium extinde magistrala de date la 64 de biti, ceea ce inseamna ca poate transfera sistemului de doua ori mai multe informatii decat procesorul 486, la aceeasi frecventa de ceas. Magistrala de date fiind pe 64 de biti, memoria sistemului trebuie accesata cu 64 de biti, deci fiecare banc de memorie este accesabil pe 64 de biti.Majoritatea placilor de baza au memoria alcatuita din module SIMM (Single In-Line Memory Modules), iar aceste module sunt disponibile in versiuni pe 9 si pe 36 de biti. Cele mai multe sisteme Pentium folosesc module SIMM pe 36 de biti (32 de biti de date plus 4 biti de paritate), cate 4 module intr-un banc de memorie. Placile de baza au 4 socluri pentru module SIMM pe 36 de biti, deci un total de doua bancuri de memorie. Desi cipul Pentium are o magistrala pe 64 de biti pentru comunicatia cu sistemul, registrele lui interne sunt de 32 de biti. Instructiunile fiind procesate in interior, ele sunt impartite in doua segmente, de instructiuni si de date, pe cate 32 de biti si executate la fel ca in interiorul cipului 486. Desi unii s-au gandit ca firma Intel i-a inselat atunci cand a afirmat ca Pentium este un procesor pe 64 de biti, totusi, transferuri pe 64 de biti se fac cu adevarat. In interior insa, cipul Pentium are registre de 32 de biti care sunt integral compatibile cu cele ale procesorului 486.Pentium are doua memorii cache interne, separate de cate 8K, in comparatie cu cipul 486 care are o singura astfel de memorie de 8 sau 16K. Memoria cache si controlerul care o gestioneaza sunt incluse in cipul CPU. Memoria imediata se comporta ca o oglinda a memoriei RAM, pentru ca pastreaza o copie a datelor si a programelor din diverse zone de memorie. De asemenea, memoria cache poate pastra informatii care vor fi scrise in memoria principala in momentul in care incarcarea unitatii centrale si a altor componente va fi mai mica. (Procesorul 486 face toate scrierile in memorie imediat.)Memoriile cache separate pentru date si instructiuni sunt organizate in cate doua blocuri asociate, fiecare dintre ele fiind impartite in cate doua linii de 32 de biti fiecare. Fiecare memorie cache are cate un modul TLB (Translation Lookaside Buffer) dedicat, care converteste adresele logice succesive in adrese fizice. Puteti configura memoria cache astfel ca datele sa fie tratate in modul Write-Backsau Write-Through, linie cu linie. In modul Write-Back, memoria cache pastreaza atat operatiile de scriere, cat si cele de citire, ceea ce imbunatateste mult performantele in comparatie cu modul Write-Through care memoreaza doar citirile. Folosirea modului Write-Back duce la reducerea volumului comunicatiei intre CPU si memoria sistemului, ceea ce reprezinta o imbunatatire majora, intrucat accesul unitatii centrale la memorie constituie o "strangulare' a sistemelor rapide. Memoria cache pentru instructiuni este, evident, protejata la scriere deoarece contine doar linii de program si nu date ce pot fi actualizate. Prin folosirea ciclurilor burst, transferurile cu memoria cache sunt foarte rapide.Memoriile cache de nivel 2 (secondary processor cache} de maxim 512K, compuse din cipuri foarte rapide (maxim 20 ns) de tipul SRAM (Static RAM), aduc mari beneficii sistemelor cu procesor Pentium. Atunci cand unitatea CPU are nevoie de date care nu exista inca in memoria cache de nivel 1, se introduc cicluri de asteptare care incetinesc procesarea. Daca datele necesare sunt deja prezente in memoria cache secundara, unitatea CPU poate continua sa lucreze fara sa mai foloseasca cicluri wait.Cipul Pentium este realizat in tehnologia BiCMOS (Bipolar Complementary Metal Oxid Semiconductor) si are o arhitectura superscalara care permite atingerea performantelor ridicate, asteptate de la acest nou cip. BICMOS determina cresterea cu 10% a complexitatii cipului, dar, in acelasi timp, duce la o imbunatatire a performantelor cu 30 - 35%, fara un consum suplimentar de putere. Modelele BICMOS functioneaza la frecvente peste 66 MHz si, desi circuitele CMOS pot fi facute mai rapide, cele BICMOS pot ajunge si ele la frecvente de operare de 100 - 150 MHz sau chiar mai mult. Firma Intel va folosi probabil aceasta tehnologie la toate generatiile de procesoare pe care le va proiecta in viitor.Toate procesoarele Pentium sunt SL extinse, ceea ce inseamna ca incorporeaza modul de administrare SMM (System Management Mode) care asigura controlul complet al facilitatilor de gestionare a alimentarii, in scopul reducerii puterii consumate. Procesoarele Pentium din generatia a doua (cu frecventa de tact peste 75 MHz), contin un modul SMM imbunatatit care include si controlul ceasului, ceea ce va permite sa variati viteza de procesare, pentru controlul consumului de putere. Aceste versiuni imbunatatite de procesoare Pentium va permit chiar sa opriti tactul si sa suspendati deci functionarea procesorului, ceea ce duce la un consum minim. Generatia a doua de procesoare Pentium se alimenteaza la 3,3V (in loc de 5V), ceea ce reduce si mai mult atat consumul de putere, cat si caldura disipata. Ca si procesorul 486, cipul Pentium contine un coprocesor matematic incorporat (FPU). Unitatea de calcul in virgula mobila, FPU, a cipului Pentium a fost reproiectata si are performante semnificativ mai ridicate, in conditiile in care este integral compatibila cu unitatea FPU a cipului 486 si cu cipul 387. Se estimeaza ca unitatea FPU a procesorului Pentium este de 2 pana la 10 ori mai rapida decat cea a procesorului 486. in plus, cele doua canale standard de procesare a instructiunilor, asigura si doua unitati de calcul cu numere intregi. (Coprocesorul matematic executa doar calculele matematice mai complexe.) Celelalte procesoare, ca de exemplu 486, au un singur canal de executie a instructiunilor si deci, o singura unitate de calcul cu numere intregi. Procesorul Pentium din prima generatie. In prezent, exista doua modele de Pentium, fiecare avand mai multe versiuni. Modelul de cip Pentium din prima generatie cuprinde procesoare care lucreaza la 60 si 66 MHz. Acest model foloseste o capsula PGA cu 273 de pini si e alimenteaza la 5V. in aceasta varianta, procesorul lucreaza cu aceeasi frecventa a tactului ca si placa de baza, cu alte cuvinte, foloseste multiplicarea cu x1 a ceasului.Prima generatie de cipuri Pentium a fost realizata in tehnologia BiCMOS cu trasee de 0,8 microni. Din nefericire, utilizarea acestei tehnologii si numarul mare de tranzistoare (3 milioane) au facut ca pastila cipului sa fie foarte mare si dificil de fabricat. Intel nu a reusit sa le faca suficient de rapid. Ca urmare, cipurile s-au produs si au fost livrate in cantitati mici. Utilizarea traseelor de 0 microni a fost criticata de unii producatori de echipamente, intre care Motorola si IBM, care folosisera deja traseele de 0,6 microni in cipurile evoluate pe care le-au produs. Dimensiunea uriasa a pastilei, ca si alimentarea la 5V, au facut ca versiunile la 66 MHz sa consume pana la 3,2A (16W), ceea ce produce o cantitate imensa de caldura si creeaza dificultati sistemelor care nu utilizeaza tehnici speciale de protectie. Adesea, este necesar un ventilator separat care sa asigure racirea procesorului.Multe dintre criticile aduse firmei Intel pentru prima generatie de Pentium erau justificate. Unii au inteles ca prima generatie de cipuri nu mai putea fi schimbata; ei stiau ca vor apare noi versiuni de Pentium realizate cu tehnologie mai avansata. Multi dintre acestia (intre care si autorul aceste carti) va sfatuiesc sa nu achizitionati nici un sistem Pentium, pana cand nu veti avea la dispozitie generatia a doua de procesoare.O regula de baza in domeniul calculatoarelor este sa nu cumperi niciodata prima generatie a vreunui procesor. Desi in felul acesta ati putea astepta o vesnicie pentru ca exista mereu in perspectiva ceva mai bun, uneori este preferabil sa aveti putina rabdare.

Procesorul Pentium din generatia a doua. Intel a anuntat aparitia procesorului Pentium din a doua generatie, la 7 martie 1994. Acest nou procesor era produs initial in versiunile cu frecventa de 90 si 100 MHz si o versiune la 75 MHz pentru sistemele laptop si portabile in curs de proiectare. Cipul Pentium din generatia a doua utilizeaza tehnologia BiCMOS cu trasee de 0 microni care reduce dimensiunile pastilei si consumul de putere. Aceste noi procesoare se alimenteaza la 3,3V. Versiunea de procesor cu frecventa tactului delOO MHz consuma maxim 3,25A la 3,3V, ceea ce inseamna 10.725W. Versiunea mai putin rapida, la 90 MHz, consuma doar 2.95A la 3,3V, adica doar 9.375W. Versiunea avand frecventa tactului de 75 MHz va consuma probabilaproximativ 6W si va constitui o solutie rezonabila pentru calculatoarele laptop si portabile alimentate de la baterii.Procesoarele Pentium din a doua generatie sunt livrate in capsula SPGA cu 296 de pini (Staggered Pin Grid Array) care este incompatibila cu versiunile din prima generatie. Singura modalitate prin care se poate trece un sistem de la prima la a doua generatie de cipuri Pentium este schimbarea placii de baza. De asemenea, procesoarele Pentium din a doua generatie au 3 milioane de tranzistoare, ceea ce reprezinta o crestere fata de cipu rile mai vechi. Numarul suplimentar de tranzistoare se datoreaza extensiei SL cu controlul frecventei de ceas, controlerului de intreruperi APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) si interfetei pentru lucrul cu procesoare in pereche (dual-processor interface).Controlerul APIC si interfata pentru procesoare in pereche realizeaza armonizarea functionarii unui sistem in care doua cipuri Pentium din a doua generatie lucreaza simultan pe aceeasi placa de baza. Multe dintre noile placi de baza vor avea doua socluri de tip 5, care va permit sa folositi integral capacitatea de multiprocesare a acestor noi cipuri. Softul care permite ceea ce este cunoscut sub numele de multiprocesare simetrica (Symmetric Multi-Processing) a fost integrat deja in sisteme de operare ca Windows sau OS/2.Procesoarele Pentium din generatia a doua au circuite de multiplicare a tactului pentru ca procesorul sa functioneze cu o viteza mai mare decat magistrala. Procesorul Pentium cu frecventa de tact de 90 MHz lucreaza cu o viteza de 1 ori mai mare decat placa de baza care functioneaza in general la 60 MHz. Se pare ca, versiunea viitoare de Pentium la 75 MHz va folosi de asemenea multiplicarea de 1,5 ori a frecventei si deci va functiona pe placi de baza care lucreaza la 50 MHz.In prezent, o placa de baza care sa functioneze la 66 MHz nu este realizabila din cauza limitarilor impuse de performantele memoriei si ale magistralei locale. Sistemele Pentium cele mai rapide ar trebui sa combine o placa de baza la 66 MHz cu un circuit de multiplicare a tactului de 1,5 ori si un procesor care functioneaza la frecventa de 100 MHz Daca va ganditi ca 66 inmultit cu 1,5 este egal cu 99 si nu cu 100, aveti dreptate, numai ca, aproape in toate cazurile, valoarea de 66 MHz inseamna de fapt 66,6666 MHz.Acum, cand au devenit disponibile procesoarele Pentium din generatia a doua, este timpi sa achizitionati un sistem Pentium. Calculatorul ideal ar fi acela care foloseste un cip Pentium la 100 MHz din generatia a doua si o placa de baza care functioneaza la 66 MHz.

Asigurati-va ca pe placa de baza a calculatorului Pentium pe care il doriti sunt montate doua socluri care au toate caracteristicile tehnice ale soclului Intel de tip 5 cu 320 de pini In soclul suplimentar puteti adauga un al doilea procesor Pentium pentru ca sa folositi avantajul multiprocesarii SMP (Symmetric Multi-Processing) din noile sisteme de operare.De asemenea, asigurati-va ca placa de baza poate fi configurata cu jumpere sau in orice mod, astfel incat sa va permita sa introduceti in sistem viitoarele procesoare Pentium Overdrive care vor putea lucra la frecventele mai mari ale placii de baza.Aceste recomandari simple va vor permite sa faceti unele modernizari importante, fara sa schimbati intreaga placa de baza.