Microprocesoare Motorola

1. INTRODUCERE

De la apariţie pînă în momentul actual, evoluţia calculatoarelor personale a cunoscut momente de cotitură, veritabile mutaţii.

Inventarea microprocesorului în 1971 de către Ted Hoff în laboratoarele Fairchild a avut o importanţă mult mai mare decît s-a prevăzut iniţial, căci dincolo de aplicaţiile imediate, de control, el a făcut posibilă apariţia microcalculatorului, un dispozitiv electronic folosit pentru prelucrarea informaţiei cu ajutorul unor semnale electrice produse de circuite plasate pe o pastilă de siliciu. Complexi tatea microprocesorului a crescut de la cîteva circuite pînă la circuitul integrat pe scară foarte largă (VLSI) de astăzi, care adună peste 100.000 de circuite pe aceeaşi pastilă. Microcalculatoarele moderne conţin mai multe subsisteme conectate între ele şi circuite de suport VLSI. Constructorul de microcalculatoare are de ales dintr-o gamă largă de microprocesoare, circuite de memorie, de interfaţă în variante constructive nMOS, CMOS, I2L, factorul primordial de alegere fiind raportul preţ / performanţă.Microprocesorul este, după cum am amintit, cea mai importantă componentă a sistemului. El prelucrează aproape toate informaţiile din interiorul unui microcalculator, citeşte instrucţiuni şi date din memorie, execută prelucrări asupra lor, le trimite sau le primeşte către / dinspre periferice prin instrucţiuni de intrare ieşire. Cunoscut şi sub numele de unitate centrală, microprocesorul este un circuit integrat digital care prelucrează informaţia în mod secvenţial. Microprocesoarele MOTOROLA 68000, 68020, 68030 stau la baza microcalculatoarelor APPLE Macintosh şi a staţiilor de lucru din prima linie. Toate microcalculatoarele de tip IBM şi compatibilele IBM conţin microprocesoare INTEL din familia 8086/8088,80286,80386SX,80486. Microprocesoarele se clasează după numărul de biţi din cîmpul de adrese şi lărgimea cuvântului. Modul în care datele sînt manevrate în interiorul microprocesorului depind de organizarea internă, de arhitectura căilor de date şi de adrese. Viteza de prelucrare a micropro¬cesorului este în mod direct legată de arhitectura acestuia şi de calităţile tehnologice ale circuitelor componente.Dimensiunea cîmpului de adrese determină mărimea spaţiului fizic de memorie care poate fi adresat de microprocesor. Lărgimea căilor de date influenţează în mod direct performanţele de viteză ale microprocesorului. Dimensiu¬nea mai mare a căilor de date înseamnă prelucrarea şi manipularea unei cantităţi mai mari de informaţie pe unitatea de timp. Lărgimea bus-ului de date determină şi rata de transfer din şi către unitatea centrală în lucrul cu perifericele. Un bus de date mai larg înseamnă transferuri mai eficiente, deci o performanţă de viteză mare. Frecvenţa ceasului de bază este parametrul cel mai intim legat de tehnologia de realizare a microprocesorului. Viteza microprocesoru¬lui depinde în mod invers proporţional de perioada de timp în care microprocesorul execută o operaţie elementară. Cu cît aceasta este mai mică, cu atît numărul de operaţii elementare executate într-o unitate de timp este mai mare.

Primul microprocesor considerat "standard", care impune conceptele privind această modalitate de prelucrare a informaţiei, a fost 8080 de 8 biţi, realizat tot de Intel. Acest microprocesor, proiectat de Masatoshi Shima, deschide seria generaţiei a doua de microprocesoare realizate în tehnologie NMOS. Alţi reprezentanţi ale acestei generaţii sunt : Z80 - proiectat de aceiaşi specialişti şi realizat de firma Zilog în 1976, M6800 - realizat de Motorola şi 8085 lansat de Intel în 1978. Microprocesorul Z80 a reprezentat unul din cele mai performante microprocesoare de 8 biţi, care prefigurează performanţele generaţiei următoare prin noile concepte implementate. Primul microprocesor de 16 biţi - TMS 9900 apare în anul 1977, produs de Texas Instruments, care conceptual nu realizează salturi calitative.

A treia generaţie de microprocesoare are ca prim reprezentant microprocesorul 8086 pe 16 biţi, realizat de Intel in anul 1978 în tehnologie HMOS. La scurt timp apar : M 68000 - produs de Motorola şi Z 8000 - produs de Zilog, dar care nu se ridică la performanţele predecesorului său de 8 biţi. Deşi M 68000 este creditat mai performant de mulţi autori şi utilizatori, 8086 a fost microprocesorul standard al generaţiei sale. În 1979 Intel lansează microprocesorul 8088 - identic în interior cu 8086 (magistrală internă pe 16 biţi), dar în exterior lucrează pe 8 biţi pentru a păstra compatibilitatea cu magistrala de 8 biţi a sistemelor realizate în etapa respectivă.

Cea de a treia generaţie nu a însemnat doar o extensie a magistralei de la 8 la 16 biţi ci şi introducerea unor concepte noi. În paralel au fost realizate şi coprocesoare matematice care, în tandem cu microprocesorul standard, cresc viteza de execuţie a operaţiilor aritmetice. În paralel cu microprocesoarele menţionate au fost realizate şi altele similare produse de alte firme (National, Fairchild, RCA, Signetics etc). Perfecţionări ale microprocesorului 8086 sunt aduse de Intel prin realizarea în 1982 a microprocesorului 80186 / 80188.

Prototipul generaţiei a patra este lansat în anul 1982 de Intel prin microprocesorul 80286. Acest microprocesor cu magistrală de 16 biţi introduce însă o serie de noi concepte fundamentale : memorie virtuală, multitasking, protecţie. Alte reprezentante ale generaţiei lansate de Intel sunt : 80386 de 32 de biţi, lansat în 1986 (şi coprocesorul 80387) şi 80486 de 32 de biţi, lansat în 1989 (cu un an mai devreme decât se prognozase), care conţine în acelaşi chip atât procesorul propriu-zis (80386) cât şi coprocesorul (80387), fiind, datorită magistralei interne comune, mai rapid decât tandemul 80386 - 80387.