Descubra o Processador i960 da Intel e sua Arquitetura RISC!
Tabela de conteúdos:
- Introdução
- Origem
- Arquitetura
- Variantes do i960
- 80960MX, 80960MC
- 80960KA, 80960KB
- 80960CA, 80960CF
- 80960Jx
- 80960VH
- Fim do desenvolvimento
- Estado atual
- Aplicações do i960
- Conclusão
Processador i960: Uma visão geral do design RISC da Intel
1. Introdução
O processador i960 (ou 80960) da Intel foi um design de microprocessador baseado em RISC que se tornou popular durante o início da década de 1990 como um microcontrolador embarcado. Embora tenha tido sucesso, a Intel interrompeu a comercialização do i960 no final da década de 1990 como parte de um acordo com a DEC, no qual a Intel recebeu os direitos para produzir a CPU StrongARM. Este artigo fornece uma visão geral da origem, arquitetura, várias variantes do i960 e suas aplicações atuais.
2. Origem
O design do i960 começou como resposta ao fracasso do design do iAPX 432 da Intel no início dos anos 1980. O iAPX 432 tinha a intenção de fornecer suporte direto a linguagens de alto nível que utilizam Memória com controle de acesso, como Ada e Lisp, em hardware. No entanto, devido à complexidade do conjunto de instruções, implementação de múltiplos chips e falhas de design, o iAPX 432 era consideravelmente mais lento em comparação com outros processadores da época.
Em 1984, a Intel e a Siemens iniciaram um projeto conjunto denominado BiiN para criar um sistema de computador orientado a objetos de Alta qualidade e tolerante a falhas programado inteiramente em Ada. Muitos membros originais da equipe do i432 se juntaram a esse projeto, embora um novo arquiteto principal, Glenford Myers, tenha sido contratado da IBM. O objetivo do projeto BiiN era atender a usuários de computadores de alta confiabilidade, como bancos, sistemas industriais e usinas nucleares.
A grande contribuição da Intel para o sistema BiiN foi um novo design de processador, influenciado pelos conceitos de memória protegida do i432. O novo design incluiria várias melhorias de desempenho e soluções para os problemas que levaram ao fracasso do i432. Os primeiros processadores i960 foram concluídos em outubro de 1985 e enviados para fabricação no mesmo mês. Embora o projeto BiiN tenha falhado devido a forças do mercado, o i960 encontrou um mercado pronto em sistemas embarcados de 32 bits de alta performance.
3. Arquitetura
Para evitar os problemas de desempenho do i432, a arquitetura central do i960 foi projetada com base na filosofia RISC, e essa arquitetura foi implementada em sua totalidade no i960MX. O subsistema de memória era de 33 bits de largura para acomodar uma palavra de 32 bits e um bit de "tag" para a implementação de proteção de memória em hardware. Em muitos aspectos, o i960 seguiu o design RISC original da Universidade de Berkeley, especialmente no uso de janelas de registradores, que eram caches específicos de implementação para os registradores por sub-rotina, permitindo chamadas rápidas de sub-rotinas. A arquitetura i960 também antecipava uma implementação superescalar, com instruções sendo despachadas simultaneamente para mais de uma unidade dentro do processador.
4. Variantes do i960
4.1. 80960MX, 80960MC
O i960MX completo nunca foi lançado para o mercado não militar, mas o i960MC, que era praticamente idêntico, foi usado em aplicações embarcadas de alta qualidade. O i960MC incluía todas as características do sistema BiiN original, porém essas características não foram mencionadas nas especificações, o que levou alguns a questionar por que o i960MC era tão grande e tinha tantos pinos marcados como "no connect".
4.2. 80960KA, 80960KB
Uma versão do núcleo RISC sem gerenciamento de memória ou unidade de ponto flutuante tornou-se o i960KA, e o núcleo RISC com uma unidade de ponto flutuante tornou-se o i960KB. Internamente, as versões eram idênticas - apenas a rotulagem era diferente. Isso resultou em processadores maiores do que o necessário para os conjuntos de recursos "realmente suportados" e, consequentemente, mais caros de serem fabricados.
4.3. 80960CA, 80960CF
O i960CA, anunciado em julho de 1989, foi a primeira implementação pura de RISC da arquitetura i960. Ele apresentava um novo núcleo RISC superescalar projetado e adicionou uma cache endereçável no chip incomum, mas não possuía unidade de ponto flutuante nem unidade de gerenciamento de memória, pois foi destinado a aplicações embarcadas de alto desempenho. O i960CA é amplamente considerado como a primeira implementação RISC superescalar de um único chip. As primeiras versões rodavam a 33 MHz, e a Intel promoveu o chip como capaz de 66 MIPS. A microarquitetura i960CA foi projetada em 1987-1988 e formalmente anunciada em 12 de setembro de 1989. Mais tarde, em maio de 1992, surgiu o i960CF, que incluía uma cache de instruções maior (4 KB em vez de 1 KB) e adicionava 1 KB de cache de dados, mas ainda não possuía uma unidade de ponto flutuante ou unidade de gerenciamento de memória.
4.4. 80960Jx
O 80960Jx é um processador para aplicações embarcadas. Possui um barramento de endereço/dados multiplexado de 32 bits, cache de instruções e dados, 1K de RAM incorporada, controlador de interrupção e dois contadores independentes de 32 bits. As características de testabilidade do 80960Jx incluíam o modo ONCE (emulação no circuito) e o boundary scan (JTAG).
4.5. 80960VH
Anunciado em outubro de 1998, o processador i960VH Embedded-PCI possui um barramento PCI de 32 bits e 33 MHz, e núcleo do processador i960JT de 100 MHz. O núcleo também inclui 16 KB de cache de instruções, 4 KB de cache de dados e 1 KB de RAM incorporada. Outras características do núcleo incluem dois contadores de 32 bits, controlador programável de interrupção e interface I²C, além de um controlador DMA de dois canais.
5. Fim do desenvolvimento
A Intel tentou impulsionar o i960 no mercado de controladores de dispositivos de entrada e saída com o padrão I2O, porém, isso teve pouco sucesso e o trabalho de design foi eventualmente encerrado. No meio da década de 1990, a relação entre preço e desempenho do i960 já havia ficado atrás de chips concorrentes de designs mais recentes, e a Intel nunca produziu uma versão com consumo de energia reduzido que pudesse ser usada em sistemas alimentados por bateria. Em 1990, a equipe do i960 foi redirecionada para ser a "segunda equipe" trabalhando paralelamente nas futuras implementações do i386, especificamente o processador P6, que posteriormente se tornou o Pentium Pro. O projeto do i960 foi entregue a uma equipe de desenvolvimento menor, garantindo essencialmente o fim de sua vida de desenvolvimento.
6. Estado atual
Devido ao seu alto desempenho no cálculo de valores XOR, a família de processadores Intel 960 é frequentemente usada para controlar cartões adaptadores de host de discos SCSI compatíveis com RAID de alta qualidade, bem como os controladores autônomos de matriz de discos SCSI, DSSI e, eventualmente, Fibre Channel da Digital Equipment/Compaq/HP. Um chip i960RS também alimenta o controlador AAR-2400A da Adaptec, que utiliza quatro unidades de disco ATA paralelas para construir um sistema de armazenamento protegido por RAID-5, acessível e com alta tolerância a falhas, para servidores e estações de trabalho pequenas.
A arquitetura i960 também é usada em máquinas caça-níqueis. Atualmente, ela pode ser encontrada na família Stepper S2000 da IGT e na família de vídeos i960.
Além disso, o chip i960 é utilizado no radar multi-modo MMR (Multi-Mode Radar) da aeronave de combate leve HAL Tejas da Força Aérea Indiana. O HAL Tejas foi introduzido em serviço em 2015. A Organização Indiana de Pesquisa Espacial (ISRO) também utiliza o chip em seus computadores embarcados para lançamento de veículos.
O processador i960 também é usado em placas de interface de Automatic Radar Plotting Aid (ARPA) em radares da Kelvin Hughes. Além disso, o chip foi usado em alguns terminais X da HP.
7. Aplicações do i960
- Controladores de discos SCSI e adaptadores de host
- Controladores autônomos de matriz de discos SCSI, DSSI e Fibre Channel
- Máquinas caça-níqueis
- Switches de Fibre Channel da Brocade
- Aeronave de combate leve HAL Tejas
- Computadores embarcados da Organização Indiana de Pesquisa Espacial (ISRO)
- Placas de interface de Radar Plotting Aid (ARPA) da Kelvin Hughes
- Terminais X da HP
8. Conclusão
O processador i960 foi um design inovador da Intel que ganhou popularidade como microcontrolador embarcado. Embora tenha tido sucesso em algumas áreas específicas, como controladores de dispositivos de armazenamento e aplicações embarcadas, o i960 foi eventualmente substituído por designs mais recentes e avançados. No entanto, seu impacto e legado podem ser vistos em várias aplicações industriais até os dias de hoje.
FAQ
Q: O i960 ainda é usado em produtos atualmente?
A: Sim, o i960 ainda é utilizado em alguns produtos específicos, como controladores de dispositivos de armazenamento SCSI e em algumas aplicações embarcadas.
Q: Qual foi a principal razão para a descontinuação do i960?
A: A principal razão para a descontinuação do i960 foi o surgimento de designs mais recentes e avançados que ofereciam melhor desempenho e eficiência energética.
Q: O i960 tem suporte à memória protegida?
A: Sim, o i960 implementava proteção de memória em hardware, utilizando um bit de "tag" para garantir o controle de acesso à memória.
Q: Quais são as principais aplicações do i960 atualmente?
A: O i960 é amplamente utilizado em controladores de dispositivos de armazenamento SCSI, incluindo adaptadores de host e controladores de matriz de discos. Além disso, também é encontrado em máquinas caça-níqueis, switches de Fibre Channel, aeronaves de combate e computadores embarcados em lançadores de foguetes da ISRO."""
Destaques
- Intel's i960 é um processador RISC baseado em microcontrolador embarcado.
- O design do i960 começou como resposta ao fracasso do iAPX 432 da Intel no início dos anos 1980.
- O i960 foi usado em aplicações de alta confiabilidade, como sistemas bancários e usinas nucleares.
- O i960 adotou uma arquitetura RISC para melhorar o desempenho e evitar problemas do iAPX 432.
- Existem várias variantes do i960, cada uma com recursos específicos.
- O i960 tem sido usado em diversos setores, incluindo armazenamento de dados, aviação e satélites.
Recursos