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Intel 8087

El Intel 8087, anunciado en 1980, fue el primer coprocesador de coma flotante para la línea de microprocesadores Intel 8086 y 8088.[4][5]

Intel 8087

Coprocesador matemático Intel 8087
Información
Tipo Unidad de coma flotante
Desarrollador Intel
Fabricante
Fecha de lanzamiento 1980
Comercializado por Intel, IBM[1]
Datos técnicos
Frecuencia de reloj de CPU 4MHz — 10MHz
Velocidad de FSB 4MHz — 10MHz
Longitud del canal MOSFET 3 μm
Conjunto de instrucciones x86-16, x87
Número de núcleos 1
Caché L1 ninguno
Empaquetados
Estandarización
Uso PC de Escritorio
Cronología
8231
Intel 8087
80287

El objetivo del 8087 era acelerar los cálculos de aritmética de punto flotante, como la adición, sustracción, multiplicación, división y raíz cuadrada. También calculaba las funciones trascendentales como las exponenciales y logarítmicas o trigonométricas. Las mejoras de rendimiento eran de aproximadamente 20% a más del 500%, dependiendo de la aplicación específica. El 8087 podía realizar cerca de 50.000 FLOPS[4]​ usando alrededor de 2,4 vatios.[5]​ Sólo las operaciones aritméticas se beneficiaban de la instalación de un 8087, computadores que usados sólo en aplicaciones tales como procesamiento de textos, por ejemplo, no se beneficiarían de los gastos adicionales (alrededor de $150)[6]​ y el consumo de energía de un 8087.

Las ventas del 8087 recibieron un gran impulso cuando IBM incluyó un zócalo de coprocesador en la tarjeta madre del IBM PC. El desarrollo del 8087 condujo al estándar IEEE 754-1985 para aritmética de coma flotante. Los procesadores de Intel posteriores (introducidos después del 486DX) no usaron un coprocesador de coma flotante por separado.

Diseño y desarrollo

Intel había fabricado previamente la unidad de procesamiento aritmético 8231, y el procesador de coma flotante 8232, que fueron diseñados para su uso con el 8080 o procesadores similares y usaban un bus de datos de 8 bits. Estos fueron conectados a un sistema host a través de E/S programada o un controlador DMA.[7]

El 8087, anunciado en el año 1980. Tenía 45.000 transistores. Fue fabricado con circuito HMOS depletion load de 3 μm. En comparación, el microprocesador 8086 tenía 29.000 transistores. La producción del 8087 fue hecha en Malasia.[5]

Este coprocesador introdujo alrededor de 60 nuevas instrucciones, todos sus mnemónicos en ensamblador comenzaban con "F", para diferenciarlos de las instrucciones de enteros del 8086/88. Por ejemplo, como complemento al ADD/MUL/CMP, el 8087 proporcionaba el FADD/FMUL/FCOM. Las codificaciones binarias para todas las nuevas instrucciones comenzaban con el patrón de bits 11011, (27 en decimal), el mismo que el carácter ASCII ESC Prefijos de instrucción similares a veces también se refieren como códigos de escape.

El uso del coprocesador no era transparente a los programas de aplicación, que tenían que ser escritos para hacer uso de instrucciones especiales de coma flotante. En tiempo de ejecución, el software puede detectar el coprocesador y usarlo para operaciones en coma flotante, de lo contrario la función del coprocesador era emulada en software.[6]

Registros

 
Microarquitectura simplificada del 8087

El 8087, y de hecho, toda la familia x87, no utiliza un conjunto de registros directamente direccionables como los registros principales de los procesadores 8086/8088 e 80286 (AX, BX, CX, y DX, etc); en su lugar, los registros x87 forman una estructura de stack de 8 niveles de profundidad[8]​ que van desde el ST0 hasta el ST7, donde ST0 es el tope del stack. Las instrucciones x87 operan apilando (push), calculando y desapilando (pop) los valores en el stack. Sin embargo, las operaciones diádicas como FADD, FMUL FCOM, etc, pueden utilizar implícitamente los registros del tope ST0 y ST1, o pueden usar ST0 junto con un operando explícito en memoria o registro; por lo tanto, el registro ST0 puede ser usado como un acumulador (es decir, como un destino y operando izquierdo combinados) y también puede ser intercambiado con cualquiera de los ocho registros del stack usando una instrucción llamada FXCH stX (códigos D9C8..D9CFh). Esto hace que el stack del x87 se puede usar como siete registros libremente direccionables más un acumulador. Esto es especialmente aplicable en procesadores x86 superescalares (el Pentium de 1993 y posteriores); en las instrucciones de intercambio son optimizadas hasta un ciclo de reloj de cero.

Estándar de coma flotante IEEE

Cuando Intel diseñó el 8087, su objetivo era hacer un formato estándar de coma flotante para futuros diseños. Desde una perspectiva histórica, un importante aspecto del 8087 fue que se convirtió en la base del estándar de coma flotante IEEE 754. El 8087 no implementó el eventual estándar IEEE 754 en todos sus detalles, puesto que el estándar no se terminó hasta 1985, varios años después de la introducción del 8087, pero el 80387 sí lo hizo.

El 8087 proporciona dos tipos de datos básicos de coma flotante, de 32 y 64 bits (simple y doble precisión), y un adicional formato interno extendido de 80 bits, que también podía ser almacenado en la memoria, para mejorar la precisión en los cálculos de grandes y complejos. Aparte de esto, el 8087 ofrecía un formato de código binario decimal (BCD) empaquetado de 18 dígitos, codificados en 80 bits, como también, los formatos de tipos de datos enteros de 16, 32 y 64 bits.[8]

Interface del coprocesador

El 8087 difería de subsecuentes coprocesadores de Intel en que se estaba directamente conectado a los buses de direcciones y datos. El 8088/86 veía las instrucciones que comenzaban con la secuencia '11011' y cedía el control al coprocesador. El coprocesador retornaba el control una vez que terminaba la secuencia de instrucciones del coprocesador. Había un problema de bloqueo potencial si la instrucción del coprocesador fallaba en descodificarse a una de las que el coprocesador entendía. Los coprocesadores posteriores de Intel no se conectaban con los buses de la misma manera, sino que las instrucciones eran manejadas por el procesador principal. Esto dio lugar a una penalización de tiempo de ejecución, pero el problema del bloqueo potencial fue evitado porque el procesador principal ignoraría la instrucción si el coprocesador se negaba a aceptarla. El 8087 fue capaz de detectar si estaba conectado a un 8088 o a un 8086 monitoreando el bus de datos durante el ciclo de reset.

Modelos y segundas fuentes

Los coprocesadores Intel 8087 fueron fabricadas en dos variantes, una con un DIP de soldadura lateral de cerámica (CerDIP) y una en un DIP hermético (PDIP), y fueron diseñados para operar en los siguientes rangos de temperatura:

  • Prefijos C, D, QC y QD: 0°C - 70°C (uso comercial)
  • Prefijos LC, LD, TC y TD: -40 a 85°C (uso industrial)
  • Prefijos MC y MD: -55°C - 125°C (uso militar)

Todos los modelos del 8087 tenía un paquete DIP de 40 pines y operaba en 5 voltios, consumiendo alrededor de 2,4 vatios. A diferencia de los posteriores coprocesadores Intel, el 8087 tuvo que correr a la misma velocidad de reloj que el procesador principal.[6]​ Sufijos en el número de parte identifican la velocidad de reloj:

Velocidades de reloj del 8087[5][8]
Número de modelo Frecuencia
Intel 8087 5 MHz
Intel 8087-1 10 MHz
Intel 8087-2 8 MHz
Intel 8087-3 4 MHz
Intel 8087-6 6 MHz

De esta parte hubo una segunda fuente por AMD y Cyrix.

En la Unión Soviética fue producido un clon del 8087.[9]

Sucesores

Los siguientes coprocesadores Intel x87 fueron el 80287 (para el 80286), 80387 DX y SX (para el 80386 y 80386SX) y el 80187 (para el 80186). El 80487 era en realidad un chip i486DX completo con un pin adicional. El 80486DX, Pentium y posteriores procesadores incluyen la funcionalidad de coma flotante incorporada en el núcleo del CPU.

Referencias

  1. Shvets, Gennadiy (8 de octubre de 2011). «IBM 8087 floating-point unit». CPU World. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 
  2. Shvets, Gennadiy (8 de octubre de 2011). «AMD 8087 floating-point unit». CPU World. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 
  3. Shvets, Gennadiy (8 de octubre de 2011). «Cyrix 8087 floating-point unit». CPU World. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 
  4. . Coprocessor Dot Info. 2007. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2011. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 
  5. «Intel FPU». cpu-collection.de. 2011. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 
  6. Scott Mueller, Upgrading and repairing PCs, second edition, Que Books, 1992 ISBN 0-88022-856-3, pages 395-403
  7. Intel Component Data Catalog 1980, Intel catalog no. C-864/280/150K/CP, pages 8-21, 8-28
  8. Shvets, Gennadiy (8 de octubre de 2011). «Intel 8087 family». CPU World. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 
  9. Frolov, Sergej (10 de octubre de 2006). «USSR-made i8087 clone». CPU World. Consultado el 1 de diciembre de 2011. 

Véase también

Enlaces externos

  • Intel 80x87 math coprocessors at cpu-collection.de
  • Datasheet for the Intel 8087 Math Coprocessor
  •   Datos: Q1632017
  •   Multimedia: Intel 8087

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El Intel 8087 anunciado en 1980 fue el primer coprocesador de coma flotante para la linea de microprocesadores Intel 8086 y 8088 4 5 Intel 8087Coprocesador matematico Intel 8087InformacionTipoUnidad de coma flotanteDesarrolladorIntelFabricanteIntelAMD 2 Cyrix 3 Fecha de lanzamiento1980Comercializado porIntel IBM 1 Datos tecnicosFrecuencia de reloj de CPU4MHz 10MHzVelocidad de FSB4MHz 10MHzLongitud del canal MOSFET3 mmConjunto de instruccionesx86 16 x87Numero de nucleos1Cache L1ningunoEmpaquetadosDIP de 40 pinesEstandarizacionUsoPC de EscritorioCronologia8231Intel 808780287 editar datos en Wikidata El objetivo del 8087 era acelerar los calculos de aritmetica de punto flotante como la adicion sustraccion multiplicacion division y raiz cuadrada Tambien calculaba las funciones trascendentales como las exponenciales y logaritmicas o trigonometricas Las mejoras de rendimiento eran de aproximadamente 20 a mas del 500 dependiendo de la aplicacion especifica El 8087 podia realizar cerca de 50 000 FLOPS 4 usando alrededor de 2 4 vatios 5 Solo las operaciones aritmeticas se beneficiaban de la instalacion de un 8087 computadores que usados solo en aplicaciones tales como procesamiento de textos por ejemplo no se beneficiarian de los gastos adicionales alrededor de 150 6 y el consumo de energia de un 8087 Las ventas del 8087 recibieron un gran impulso cuando IBM incluyo un zocalo de coprocesador en la tarjeta madre del IBM PC El desarrollo del 8087 condujo al estandar IEEE 754 1985 para aritmetica de coma flotante Los procesadores de Intel posteriores introducidos despues del 486DX no usaron un coprocesador de coma flotante por separado Indice 1 Diseno y desarrollo 2 Registros 3 Estandar de coma flotante IEEE 4 Interface del coprocesador 5 Modelos y segundas fuentes 6 Sucesores 7 Referencias 8 Vease tambien 9 Enlaces externosDiseno y desarrollo EditarIntel habia fabricado previamente la unidad de procesamiento aritmetico 8231 y el procesador de coma flotante 8232 que fueron disenados para su uso con el 8080 o procesadores similares y usaban un bus de datos de 8 bits Estos fueron conectados a un sistema host a traves de E S programada o un controlador DMA 7 El 8087 anunciado en el ano 1980 Tenia 45 000 transistores Fue fabricado con circuito HMOS depletion load de 3 mm En comparacion el microprocesador 8086 tenia 29 000 transistores La produccion del 8087 fue hecha en Malasia 5 Este coprocesador introdujo alrededor de 60 nuevas instrucciones todos sus mnemonicos en ensamblador comenzaban con F para diferenciarlos de las instrucciones de enteros del 8086 88 Por ejemplo como complemento al ADD MUL CMP el 8087 proporcionaba el FADD FMUL FCOM Las codificaciones binarias para todas las nuevas instrucciones comenzaban con el patron de bits 11011 27 en decimal el mismo que el caracter ASCII ESC Prefijos de instruccion similares a veces tambien se refieren como codigos de escape El uso del coprocesador no era transparente a los programas de aplicacion que tenian que ser escritos para hacer uso de instrucciones especiales de coma flotante En tiempo de ejecucion el software puede detectar el coprocesador y usarlo para operaciones en coma flotante de lo contrario la funcion del coprocesador era emulada en software 6 Registros Editar Microarquitectura simplificada del 8087 El 8087 y de hecho toda la familia x87 no utiliza un conjunto de registros directamente direccionables como los registros principales de los procesadores 8086 8088 e 80286 AX BX CX y DX etc en su lugar los registros x87 forman una estructura de stack de 8 niveles de profundidad 8 que van desde el ST0 hasta el ST7 donde ST0 es el tope del stack Las instrucciones x87 operan apilando push calculando y desapilando pop los valores en el stack Sin embargo las operaciones diadicas como FADD FMUL FCOM etc pueden utilizar implicitamente los registros del tope ST0 y ST1 o pueden usar ST0 junto con un operando explicito en memoria o registro por lo tanto el registro ST0 puede ser usado como un acumulador es decir como un destino y operando izquierdo combinados y tambien puede ser intercambiado con cualquiera de los ocho registros del stack usando una instruccion llamada FXCH stX codigos D9C8 D9CFh Esto hace que el stack del x87 se puede usar como siete registros libremente direccionables mas un acumulador Esto es especialmente aplicable en procesadores x86 superescalares el Pentium de 1993 y posteriores en las instrucciones de intercambio son optimizadas hasta un ciclo de reloj de cero Estandar de coma flotante IEEE EditarCuando Intel diseno el 8087 su objetivo era hacer un formato estandar de coma flotante para futuros disenos Desde una perspectiva historica un importante aspecto del 8087 fue que se convirtio en la base del estandar de coma flotante IEEE 754 El 8087 no implemento el eventual estandar IEEE 754 en todos sus detalles puesto que el estandar no se termino hasta 1985 varios anos despues de la introduccion del 8087 pero el 80387 si lo hizo El 8087 proporciona dos tipos de datos basicos de coma flotante de 32 y 64 bits simple y doble precision y un adicional formato interno extendido de 80 bits que tambien podia ser almacenado en la memoria para mejorar la precision en los calculos de grandes y complejos Aparte de esto el 8087 ofrecia un formato de codigo binario decimal BCD empaquetado de 18 digitos codificados en 80 bits como tambien los formatos de tipos de datos enteros de 16 32 y 64 bits 8 Interface del coprocesador EditarEl 8087 diferia de subsecuentes coprocesadores de Intel en que se estaba directamente conectado a los buses de direcciones y datos El 8088 86 veia las instrucciones que comenzaban con la secuencia 11011 y cedia el control al coprocesador El coprocesador retornaba el control una vez que terminaba la secuencia de instrucciones del coprocesador Habia un problema de bloqueo potencial si la instruccion del coprocesador fallaba en descodificarse a una de las que el coprocesador entendia Los coprocesadores posteriores de Intel no se conectaban con los buses de la misma manera sino que las instrucciones eran manejadas por el procesador principal Esto dio lugar a una penalizacion de tiempo de ejecucion pero el problema del bloqueo potencial fue evitado porque el procesador principal ignoraria la instruccion si el coprocesador se negaba a aceptarla El 8087 fue capaz de detectar si estaba conectado a un 8088 o a un 8086 monitoreando el bus de datos durante el ciclo de reset Modelos y segundas fuentes EditarLos coprocesadores Intel 8087 fueron fabricadas en dos variantes una con un DIP de soldadura lateral de ceramica CerDIP y una en un DIP hermetico PDIP y fueron disenados para operar en los siguientes rangos de temperatura Prefijos C D QC y QD 0 C 70 C uso comercial Prefijos LC LD TC y TD 40 a 85 C uso industrial Prefijos MC y MD 55 C 125 C uso militar Todos los modelos del 8087 tenia un paquete DIP de 40 pines y operaba en 5 voltios consumiendo alrededor de 2 4 vatios A diferencia de los posteriores coprocesadores Intel el 8087 tuvo que correr a la misma velocidad de reloj que el procesador principal 6 Sufijos en el numero de parte identifican la velocidad de reloj Velocidades de reloj del 8087 5 8 Numero de modelo FrecuenciaIntel 8087 5 MHzIntel 8087 1 10 MHzIntel 8087 2 8 MHzIntel 8087 3 4 MHzIntel 8087 6 6 MHz El Intel C8087 de 5 MHz original El Intel D8087 de 5 MHz original Un Intel D8087 2 de 8 MHz Un Intel C8087 3 de 5 MHzDe esta parte hubo una segunda fuente por AMD y Cyrix En la Union Sovietica fue producido un clon del 8087 9 Sucesores EditarLos siguientes coprocesadores Intel x87 fueron el 80287 para el 80286 80387 DX y SX para el 80386 y 80386SX y el 80187 para el 80186 El 80487 era en realidad un chip i486DX completo con un pin adicional El 80486DX Pentium y posteriores procesadores incluyen la funcionalidad de coma flotante incorporada en el nucleo del CPU Referencias Editar Shvets Gennadiy 8 de octubre de 2011 IBM 8087 floating point unit CPU World Consultado el 1 de diciembre de 2011 Shvets Gennadiy 8 de octubre de 2011 AMD 8087 floating point unit CPU World Consultado el 1 de diciembre de 2011 Shvets Gennadiy 8 de octubre de 2011 Cyrix 8087 floating point unit CPU World Consultado el 1 de diciembre de 2011 a b 8087 Coprocessor Dot Info 2007 Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2011 Consultado el 1 de diciembre de 2011 a b c d Intel FPU cpu collection de 2011 Consultado el 1 de diciembre de 2011 a b c Scott Mueller Upgrading and repairing PCs second edition Que Books 1992 ISBN 0 88022 856 3 pages 395 403 Intel Component Data Catalog 1980 Intel catalog no C 864 280 150K CP pages 8 21 8 28 a b c Shvets Gennadiy 8 de octubre de 2011 Intel 8087 family CPU World Consultado el 1 de diciembre de 2011 Frolov Sergej 10 de octubre de 2006 USSR made i8087 clone CPU World Consultado el 1 de diciembre de 2011 Vease tambien EditarIntel 80287 Intel 80387 Intel 80487x87 x86 x86 64 Anexo Listados de instrucciones x86Enlaces externos EditarIntel 80x87 math coprocessors at cpu collection de Coprocessor info 8087 math coprocessor history information and pictures Datasheet for the Intel 8087 Math Coprocessor Datos Q1632017 Multimedia Intel 8087 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Intel 8087 amp oldid 140203240, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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