Descubre el INTEL 80286: La evolución del procesador x86
Tabla de Contenidos
- Introducción
- Características del Intel 80286
- 2.1 Memoria
- 2.2 Manejo de memoria
- 2.3 Unidad de manejo de memoria
- Modos de operación
- 3.1 Modo de dirección real
- 3.2 Modo de dirección virtual protegida
- Organización de registros
- 4.1 Registros generales de 16 bits
- 4.2 Registros de segmento de 16 bits
- Unidades de ejecución
- 5.1 Unidad de dirección
- 5.2 Unidad de ejecución
- 5.3 Unidad de instrucciones
- 5.4 Unidad de bus
- Registros y banderas
- 6.1 Registros de 16 bits
- 6.2 Registros de apuntador e índice
- 6.3 Registros de segmento
- 6.4 Registro de estado y apuntador de instrucción
- 6.5 Fibras
-
Instrucciones adicionales
- 7.1 Instrucciones de control de tareas
- 7.2 Instrucciones de carga global de la tabla de descriptores
- 7.3 Instrucciones de manejo de memoria
- 7.4 Instrucciones de acceso y almacenamiento de derechos
- 7.5 Otras instrucciones
Intel 80286: La evolución de un procesador
El Intel 80286, también conocido como el i286, es un procesador de la familia x86 desarrollado por Intel en la década de 1980. Esta segunda generación de procesadores x86 introdujo numerosas características y mejoras con respecto a su predecesor, el Intel 8086. En este artículo, exploraremos en detalle las características y el funcionamiento del Intel 80286.
1. Introducción
El Intel 80286 fue lanzado al mercado en 1982 y rápidamente se convirtió en un hito en la industria de la informática. Con un bus de dirección de 24 bits y la capacidad de direccionar hasta 16 megabytes de memoria física, el i286 fue una mejora significativa en comparación con el 8086. Además, presentaba modos de operación adicionales, como el modo de dirección real y el modo de dirección virtual protegida, lo que le permitía trabajar tanto en sistemas compatibles con versiones anteriores como en nuevos entornos de software más avanzados.
2. Características del Intel 80286
2.1 Memoria
Una de las características clave del Intel 80286 es su capacidad de manejo de memoria. Con su unidad de manejo de memoria incorporada, el i286 introdujo funciones avanzadas de manejo de memoria, como la capacidad de realizar intercambio de datos entre la memoria secundaria y la memoria física, tanto en la carga como en el desalojo. Esto permitió un mejor rendimiento general del sistema y facilitó la gestión eficiente de grandes cantidades de datos.
2.2 Manejo de memoria
El Intel 80286 utiliza una unidad de manejo de memoria (MMU) para gestionar el acceso a la memoria. La MMU es responsable de asignar y desasignar la memoria física para su uso por parte del procesador y los programas en ejecución. También administra la memoria virtual y proporciona mecanismos de protección para evitar que los programas accedan a áreas de memoria restringidas.
2.3 Unidad de manejo de memoria
La unidad de manejo de memoria del Intel 80286 fue la primera en su tipo en ser incorporada directamente en un procesador. Esto permitió una gestión de memoria más eficiente y rápida, ya que no era necesario utilizar chips adicionales o hardware externo para realizar estas funciones. La unidad de manejo de memoria del i286 también introdujo la capacidad de manejar memoria virtual protegida, lo que mejoró la seguridad y permitió la ejecución de software más avanzado y seguro.
3. Modos de operación
El Intel 80286 presenta dos modos de operación principales: el modo de dirección real y el modo de dirección virtual protegida. Estos modos permiten al procesador trabajar tanto en sistemas heredados como en entornos más modernos y protegidos.
3.1 Modo de dirección real
El modo de dirección real es compatible con los modos de operación de su predecesor, el 8086. En este modo, todas las funciones de manejo de memoria y protección se desactivan, lo que permite que el procesador funcione de manera similar al 8086. Este modo es útil cuando se ejecutan programas antiguos que no requieren las características avanzadas de protección y manejo de memoria del 80286.
3.2 Modo de dirección virtual protegida
El modo de dirección virtual protegida introduce las capacidades avanzadas de manejo de memoria y protección del Intel 80286. En este modo, el procesador puede utilizar todas sus características de manejo de memoria y protección, lo que permite la ejecución de software más sofisticado y seguro. Con el modo de dirección virtual protegida, se pueden asignar diferentes niveles de privilegio y derechos de acceso a diferentes programas, lo que garantiza una mayor seguridad y protección de datos.
4. Organización de registros
El Intel 80286 cuenta con una organización de registros que permite un almacenamiento eficiente y acceso a datos y direcciones. Presenta registros generales de 16 bits, registros de segmento de 16 bits y registros de estado y control.
4.1 Registros generales de 16 bits
El i286 cuenta con ocho registros generales de propósito general de 16 bits, conocidos como AX, BX, CX y DX. Estos registros permiten el almacenamiento y manipulación de datos y direcciones durante la ejecución de programas. También se proporcionan versiones de bajo y alto orden para permitir operaciones de 32 bits.
4.2 Registros de segmento de 16 bits
El Intel 80286 tiene cuatro registros de segmento de 16 bits: CS (segmento de código), DS (segmento de datos), SS (segmento de pila) y ES (segmento extra). Estos registros almacenan las direcciones base de los segmentos correspondientes, permitiendo al procesador acceder a áreas específicas de memoria durante la ejecución del programa.
5. Unidades de ejecución
El Intel 80286 incluye varias unidades de ejecución que trabajan juntas para ejecutar instrucciones y realizar operaciones necesarias para el funcionamiento del procesador.
5.1 Unidad de dirección
La unidad de dirección se encarga de gestionar la dirección de memoria a la que se accede durante la ejecución de las instrucciones. Toma la dirección proporcionada por la unidad de bus y la decodifica antes de enviarla a otras unidades para su procesamiento.
5.2 Unidad de ejecución
La unidad de ejecución es responsable de decodificar y ejecutar las instrucciones. Utiliza los registros y las banderas del procesador para realizar cálculos y manipular datos según sea necesario.
5.3 Unidad de instrucciones
La unidad de instrucciones es la encargada de buscar y decodificar las instrucciones almacenadas en la memoria. Utiliza el registro de apuntador de instrucción para determinar la ubicación de la siguiente instrucción a ejecutar.
5.4 Unidad de bus
La unidad de bus se utiliza para la comunicación interna dentro del sistema informático. Se encarga de transferir datos y direcciones entre las diferentes unidades y la memoria secundaria. Además, se encarga de buscar las instrucciones en la memoria secundaria y enviarlas a la unidad de instrucciones para su decodificación y ejecución.
6. Registros y banderas
Los registros y las banderas son componentes importantes del Intel 80286 que permiten el almacenamiento y el control de datos y el estado del procesador durante la ejecución de programas.
6.1 Registros de 16 bits
El procesador cuenta con varios registros de 16 bits, como AX, BX, CX y DX, que se utilizan para almacenar y manipular datos durante la ejecución de las instrucciones. Estos registros se pueden combinar para formar registros de 32 bits, lo que permite operaciones más avanzadas.
6.2 Registros de apuntador e índice
El Intel 80286 también incluye registros de apuntador e índice, como BP, SI y DI, que se utilizan para almacenar direcciones y realizar operaciones de apuntadores durante la ejecución de programas. Estos registros son útiles para acceder a áreas específicas de memoria y manipular datos en el contexto de punteros.
6.3 Registros de segmento
El procesador cuenta con cuatro registros de segmento: CS, DS, SS y ES. Estos registros almacenan las direcciones base de los segmentos de código, datos, pila y extra, respectivamente. Permiten al procesador acceder a áreas específicas de memoria según sea necesario durante la ejecución de las instrucciones.
6.4 Registro de estado y apuntador de instrucción
El registro de estado, también conocido como el registro de banderas, almacena información sobre el estado actual del procesador. Esto incluye banderas como la bandera de acarreo, la bandera de paridad, la bandera de cero, la bandera de signo, entre otras. Estas banderas se actualizan automáticamente durante la ejecución de las instrucciones y se utilizan para tomar decisiones y controlar el flujo del programa.
6.5 Fibras
El Intel 80286 introduce una nueva característica llamada "fibras" que permite la ejecución concurrente de múltiples hilos de ejecución dentro de un programa. Esto permite una mayor eficiencia y rendimiento en la ejecución de software multitarea.
7. Instrucciones adicionales
El Intel 80286 presenta una serie de instrucciones adicionales que amplían las capacidades del procesador y facilitan la programación y el manejo de memoria. Estas instrucciones incluyen instrucciones de control de tareas, instrucciones para cargar la tabla global de descriptores, instrucciones de manejo de memoria y más.
7.1 Instrucciones de control de tareas
Estas instrucciones permiten el control y la administración de tareas dentro del procesador. Se utilizan para iniciar, detener y cambiar entre tareas en un entorno multitarea. Esto permite una asignación eficiente de recursos y un mejor rendimiento del sistema.
7.2 Instrucciones de carga global de la tabla de descriptores
Estas instrucciones se utilizan para cargar una tabla especial llamada tabla global de descriptores. Esta tabla almacena información sobre los segmentos de código y datos, como sus derechos de acceso y su tamaño. La carga de esta tabla es importante para el Correcto funcionamiento del manejo de memoria y la protección en el procesador.
7.3 Instrucciones de manejo de memoria
El Intel 80286 presenta una serie de instrucciones específicas para el manejo de memoria, como el movimiento de datos entre segmentos y la copia de datos en la memoria. Estas instrucciones facilitan la manipulación y el acceso a datos, lo que permite un procesamiento eficiente y rápido.
7.4 Instrucciones de acceso y almacenamiento de derechos
Estas instrucciones permiten acceder y almacenar los derechos de acceso a los segmentos de memoria. Los derechos de acceso controlan quién puede acceder a un segmento de memoria y qué tipo de operaciones se pueden realizar en él. Estas instrucciones son importantes para garantizar la seguridad y protección de los datos almacenados en el procesador.
7.5 Otras instrucciones
Además de las instrucciones mencionadas, el Intel 80286 presenta una variedad de instrucciones adicionales que amplían las capacidades y la funcionalidad del procesador. Estas instrucciones se utilizan para operaciones aritméticas, manipulación de bits, bucles y más.
En resumen, el Intel 80286 fue un hito en la evolución de los procesadores x86. Introdujo mejoras significativas en el manejo de memoria y protección, lo que permitió la ejecución de software más avanzado y seguro. Con características como el modo de dirección virtual protegida y las instrucciones adicionales, el i286 sentó las bases para los procesadores modernos que utilizamos en la actualidad.
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