Der 80286

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Der Intel 80286 war ein Mikroprozessor der Firma Intel, der am 1. Februar 1982 als Nachfolger des 8086 auf den Markt kam. Der 286er – wie der 80286 häufig auch genannt wird (gesprochen Zweisechsundachtziger) – wurde zunächst in Büro-Mikrocomputeranlagen eingebaut, die unter Unix liefen. 1984 brachte dann die Firma IBM den Nachfolger des IBM PC XT, den IBM PC AT, heraus, auf 80286-Basis. Fast ausschließlich durch die AT-Computer und deren Nachbauten fand der 80286 Verbreitung. Im Kombinat Mikroelektronik Erfurt der DDR wurde ab 1989 unter der Typenbezeichnung U80601 diese CPU nachgebaut.

Die Am286-Prozessorfamilie war eine Kopie des Intel 80286 und markiert den Beginn der Fertigung von x86-Prozessoren durch AMD. Grundlage war ein Fertigungsabkommen 1984 zwischen Intel und AMD - welches unter Druck von IBM zustande kam und auch noch mit anderen Halbleiterherstellern bestand - das es AMD erlaubte, Kopien der Intel-CPUs unter eigenem Namen zu fertigen und zu verkaufen. Eine interne IBM-Richtlinie sah vor, dass es mindestens zwei Lieferanten für Fertigungskomponenten geben muss. IBM wollte so sicherstellen, dass genug CPUs für seine PCs zur Verfügung standen.


Protected Mode

Bezüglich seines Befehlssatzes ist der 80286 abwärtskompatibel zum 8086, er führte aber einen zusätzlichen Betriebsmodus ein: den Protected Mode. Der zum 8086 abwärtskompatible Betriebsmodus erhielt die Bezeichnung Real Mode. Die Bezeichnung Real Mode wurde derart geläufig, dass sogar bis heute häufig über den 8086 und dessen Bruder 8088 vereinfachend gesagt wird, sie würden im Real Mode laufen, denn im Real Mode war der 80286 fast vollständig softwarekompatibel zum 8086 − einschließlich der Beschränkung auf 1 MB Adressraum.

Der Protected Mode dagegen erlaubt es, über den 24 Bit breiten Adressbus bis zu 16 MB zu adressieren. Die Beschränkung auf maximal 64 KB große Segmente blieb jedoch auch in diesem Betriebsmodus bestehen – alle Adressregister waren nach wie vor nur 16 Bit breit. Allerdings konnte ein Segment auf eine nahezu beliebige Adresse im 24-Bit-Adressraum gelegt werden. Nur so erschloss sich für Programmcode der gesamte Adressraum.

Der Protected Mode unterstützte Multitasking, Speicherschutz und weitere, im Real Mode nicht verfügbare Erweiterungen. Obwohl der Protected Mode schwieriger zu programmieren war als der Real Mode, bot er eine Vielzahl von Vorteilen und neuen Möglichkeiten. Die Entwickler von Intel glaubten, dass alte Programme, die sich an gewisse Regeln hielten, unverändert im neuen Modus laufen würden. In der Praxis zeigte sich jedoch, dass aufgrund vieler Probleme mit der PC-Architektur und dem Betriebssystem MS-DOS fast keine Real-Mode-Programme im Protected Mode lauffähig waren. Bill Gates bezeichnete den 80286 auch als hirnlosen Chip, da die CPU in einer Windows-Umgebung nicht mehrere MS-DOS-Programme gleichzeitig abarbeiten konnte. Dies wurde erst im Nachfolger 80386 ermöglicht, der dafür einen eigenen Betriebsmodus, den Virtual 8086 Mode bekam.

Die CPU konnte zwar relativ einfach in den Protected Mode geschaltet werden – der Weg zurück war jedoch nur über einen Trick, einen internen Prozessor-Reset, möglich. Es wurde viel spekuliert, warum Intel keine einfachere Möglichkeit bot, vom Protected Mode in den Real Mode zurückzukehren – die am häufigsten angeführten Gründe sind:


Memory Extender

1987, mit Windows 2.1, realisierte die Firma Microsoft zum ersten Mal einen sogenannten Memory-Extender, der den Protected Mode des 80286 zu Hilfe nahm. Mit solchen Memory-Extendern kann aus DOS heraus Speicher oberhalb der 1-MB-Grenze und des High Memory, das sogenannte Extended Memory genutzt werden.

1988 wurde dieser Zugriff standardisiert. Der Standard hieß XMS. Die Memory-Extender hießen XMS-Extender. Der bekannteste unter ihnen wurde der ab 1990 mit DOS 5.0 mitgelieferte Extender Himem.sys.


DOS-Extender und Windows

Ab 1990 kamen dann auch DOS-Extender zur verbesserten Nutzung des Protected Mode der 80286- und 80386-Prozessoren auf.

Bis Windows 3.0 wurde der Real-Mode des PC/XT (8086/88) unterstützt, bis Windows 3.1 der Standard-Mode (d.h. der 16-Bit Protected Mode) des AT (80286). Windows 3.11 bzw. Windows 95 liefen allerdings nur noch im Extended-Mode (d.h. 32-Bit Protected Mode), der einen 80386-Prozessor oder höher erfordert.


Architektur

 

Taktraten

 

 


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Zuletzt geändert am: 21. Februar 2010