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目錄

1. 介紹
2. 起源
3. 架構
4. i960 變種
5. 當代應用
6. 結束開發
7. 目前狀況

i960：一個潛力無窮的嵌入式微處理器 💻

i960（或80960）是一款基於RISC設計的微處理器，於1990年代初成為嵌入式微控制器中的熱門選擇。它與競爭對手AMD 29000一起成為該領域暢銷的CPU。儘管取得成功，但Intel在1990年代晚期因與DEC的和解協議而停止了i960的營銷，該協議讓Intel獲得了製造StrongARM CPU的權利。儘管如此，該處理器仍在一些軍事應用中使用。

1. 介紹

i960是一款由Intel設計且廣受歡迎的微處理器，特別適用於嵌入式系統。這款RISC（精簡指令集計算機）設計的處理器為當時的高階功能存儲器提供了硬體支持。它擁有出色的性能和優化的架構，使其成為當時許多高性能32位嵌入式系統的首選。

2. 起源

i960的設計起源於Intel在1980年代初期開發的iAPX 432失敗。iAPX 432旨在直接支持Ada和Lisp等標記、保護和垃圾回收內存的高階語言，但由於指令集複雜性、多芯片實現和設計缺陷，它在當時的處理器中速度非常慢。為了克服這些問題，Intel和西門子在1984年合作開始了名為BiiN的項目，旨在創建一個高端、容錯、面向對象的計算機系統，並完全使用Ada進行編程。在原始的i432團隊成員中，有許多人參與了這個項目，不過他們從IBM引入了一位新的首席架構師Glenford Myers。BiiN系統的目標市場包括銀行、工業系統和核電廠等高可靠性計算機用戶群。Intel的主要貢獻是一個新的處理器設計，受到i432中的保護內存概念的影響。新設計應包括一些功能，以提高性能並避免導致i432失敗的問題。

3. 架構

為了解決i432的性能問題，i960採用了RISC設計，並在i960MX中得以完整實現。內存子系統為33位，以容納32位字和一位“標籤”位，以實現硬體內存保護。在許多方面上，i960遵循了原始的伯克利RISC設計，特別是在使用寄存器窗口方面。相比之下，競爭對手斯坦福大學設計的MIPS並未使用這種系統，而是依靠編譯器生成最佳的子程序調用和返回代碼。與大多數32位設計一樣，i960具有平坦的32位內存空間，沒有內存分段。i960架構還預期了超純量實現，允許在處理器內的多個單元同時調度指令。

4. i960 變種

4.1 80960MX, 80960MC

完整版本的i960MX從未針對非軍事市場發布，但在高端嵌入式應用中使用了幾乎相同的i960MC。i960MC包含了原始BiiN系統的所有功能，只是在規格中沒有提到而已，這使得一些人對i960MC為什麼如此大且標有“不連接”標籤的引腦感到困惑。

4.2 80960KA, 80960KB

沒有內存管理或浮點運算器的RISC核心版本被命名為i960KA，而帶有浮點運算器的RISC核心版本被命名為i960KB。然而，這些版本在內部是完全相同的，僅標簽不同。這意味著這些CPU比實際支持的功能集所需的更大，生產成本更高。i960KA成為了用於激光打印機市場的低成本32位處理器，同時用於早期圖形終端和其他嵌入式應用。它的成功為未來的產品銷售打下了基礎，這些產品不再使用複雜的內存子系統。

4.3 80960CA, 80960CF

i960CA於1989年7月首次亮相，它是i960架構的首個純RISC實現。它具有全新設計的超純量RISC核心，並添加了一個獨特的可實現的片上高速緩存，但它沒有浮點運算器和內存管理單元，因為它主要用於高性能嵌入式應用。i960CA被廣泛認為是第一個單晶片超純量RISC實現。C系列只包含一個ALU，但在某些情況下，可以同時分派和執行算術指令、內存引用和分支指令，並且在某些情況下，每個周期可維持兩個指令。首次發布的版本運行速度為33 MHz，並且Intel宣傳該芯片的性能可達66 MIPS。i960CA的微架構設計於1987年至1988年間完成，並於1989年9月12日正式宣布。隨後於1992年5月推出了i960CF，其包含了一個更大的指令緩存（4 KB而不是1 KB），並增加了1 KB的數據緩存，但仍然沒有浮點運算器或內存管理單元。

4.4 80960Jx

80960Jx是一款用於嵌入式應用的處理器，具有32位多路復用的地址/數據匯流排、指令和數據緩存、1K片上RAM、中斷控制器和兩個獨立的32位計時器。80960Jx的測試功能包括ONCE（電路仿真）模式和邊界掃描（JTAG）。

4.5 80960VH

i960VH Embedded-PCI處理器於1998年10月發布，特點是32位33 MHz PCI匯流排和100 MHz i960JT處理器核心。該核心還具有16 KB指令緩存、4 KB數據緩存和1 KB內置RAM。其他核心特點還包括兩個32位計時器、可編程中斷控制器、I²C界面和雙通道DMA控制器。

5. 當代應用

由於i960在計算XOR值方面具有高性能，它常被用於控制高端、支持RAID的SCSI磁碟陣列主機適配器卡，以及Digital Equipment/Compaq/HP的高端SCSI和DSSI，以及Fibre Channel HSx系列獨立RAID控制器。i960RS芯片還為Adaptec的AAR-2400A控制器提供動力，該控制器使用四個通用的並行ATA硬碟構建了一個價格合理的RAID-5受保護的容錯存儲系統，適用於小型PC服務器和工作站。i960還被用於一些Brocade Fibre Channel交換機中運行Fabric OS。i960架構還被用於老虎機中，目前可在IGT的Stepper S2000系列和i960視頻系列中找到。Sega著名的Model 2系列街機板的主要CPU也是i960。印度空軍的HAL Tejas輕型戰鬥機的MMR（多模式雷達）據稱使用i960處理器。HAL Tejas於2015年投入使用。印度空間研究組織（ISRO）據稱在其火箭的機載計算機中使用這款芯片。i960處理器還用於Kelvin Hughes雷達中的自動雷達繪製輔助（ARPA）接口板。該芯片還應用於某些HP X-Terminals上。一些SATA RAID控制器使用Intel的80303 IOP（智能I/O處理器），該處理器集成了PCI-PCI橋接器、內存控制器和80960JT-100 CPU核心。該芯片還應用於Alcatel-Lucent 1000 ADSL寬帶調制解調器。

6. 結束開發

Intel試圖通過I2O標準在I/O設備控制器市場支持i960，但這並未取得多大成功，其設計工作最終被終止。到1990年代中期，i960的價格/性能比已經落後於最新設計的競爭芯片，並且Intel從未生產過可以在電池供電系統中使用的低功耗版本。

7. 目前狀況

i960處理器目前用於控制高階的RAID可靠性磁碟陣列SCSI主機適配器卡，以及Digital Equipment/Compaq/HP的高階SCSI和DSSI，以及Fibre Channel HSx系列的獨立RAID控制器。它還被用於某些布羅卡德光纖通道交換機中運行Fabric OS。i960架構也在老虎機中使用，目前可以在IGT的Stepper S2000系列和i960視頻系列機器中找到。它還被用作Sega著名的Model 2系列街機板的主CPU。