Сопроцессоры

Сопроцессоры

Сопроцессор- специальная интегральная схема, которая работает в содружестве с главным процессором. Обычно сопро­цессор настраивается на выполнение какой-нибудь специфи­ческие функции - математической операции или графического представления. И эту операцию сопроцесссор может реализо­вать во много раз быстрее, чем главный процессор. Таким об­разом компьютеp с сопроцессором работает намного проворнее.

Сопроцессор - это обычный микропроцессор, но не столь универсальный. Обычно сопроцессор разрабатывается как спе­циальное устройство по реализации конкретно определенной функции. Так репертуар сопроцессора ограничен, он может ре­ализовывать выделенные для него функции как никто другой.

Как и любой другой микpопpоцессоp, сопроцессор работа­ет по тем же принципам. Он просто выполняет программы со­держащие последовательность микpопpоцессоpных команд. Соп­роцессор не держит под управлением основную массу цепей компьютеpа.

В обычном режиме микpопpоцессоp выполняет все функции компьютеpа. И лишь когда встречается задача с которой лучше справится сопроцессор, ему передаются данные и команды уп­равления, а центральный процессор ожидает результаты.

Сопроцессоры, большей частью использующиеся в PC, яв­ляются математическими сопроцессорами. В математике они специализируются по умножению и делению чисел.

Математические сопроцессоры называют ещё процессорами с плавающей запятой, потому что они особенно ярко проявляют свои возможности в этой области математики. Числа с плаваю­щей запятой часто используются в научных расчетах и представляются, как правило, мантиссой и ординатой.

Преимущество, получаемое от установки математического сопроцессора, зависит от того какие задачи решаются на компьютере. Согласно утверждению Intel сопроцессор может уменьшить время выполнения математических операций, таких как умножение,деление, возведение в степень на 80% и более. Скорость выполнения простых операций, таких как сложение и вычитание практически не уменьшается.

С практической точки зрения, производительность систе­мы, касающейся подготовки текстов и ведения базы данных - функций , не требующих сложных математических расчётов, не может быть улучшена математическим сопроцессором.

Сопроцессор и главный микропроцессор могут работать на разных тактовых частотах (от собственных тактовых генерато­ров).

Когда отношение частот микропроцессора и сопроцессора выражается целым числом, они работают синхронно и могут пе­редавать информацию друг другу оптимальным образом. Несинх­ронизированая работа требует, чтобы один или другой из них ожидал завершения цикла своего партнёра, что влечёт за со­бой появление небольшого, но реального периода ожидания.

Семейство сопроцессоров Intel составляют: 8087, 80287, 80387, 80387SX.

Каждый из них специально разработан для работы с соот­ветствующим микропроцессором главного семейства Intel. Каж­дый из этих четырёх имеет свои характерные особенности. Ог­раничения по единовременной обработке информации в 8, 16, 32 бит остались далеко позади. Сопроцессоры Intel брабаты­вают сразу 80 бит. Каждый сопроцессор содержит восемь 80-битных регистров, в которых он и осуществляет свои вы­числения. Они работают с 32-, 64- или 80-битными числами с плавающей запятой; 32- или 64-битными целыми числами. Как правило сопроцессоры работают как придатки центрального.

Оба процессора висят на адресно-информационных линиях компьютера и выполняют каждый свои команды по мере их появления в программе. Сопроцессоры могут выполнять свои функции параллельно с работой центрального процессора, то есть оба мозга в данном случае думают одновременно, потому что каждый из них читает свои команды прямо с шины, и цент­ральному процессору не приходится прерываться, чтобы выдать команду сопроцессору.

8087:

Этот сопроцессор бал разработан специально для исполь­зования с Intel 8086, 8088, 80186, 80188. Поэтому у него идентичные с этими микропроцессорами возможности по адреса­ции и восприятию информации. Причём этот сопроцессор сам настраивается на размер шины данных - восьми или шестнадца­тибитную (8086 или 8088 семейства). Он устанавливается в стандартный 40-контактный разъём и увеличивает список ко­манд компьютера на 68 едениц.

Существуют три модификации этого сопроцессора, разли­чающихся по частоте: 5, 8, 10 Мгц.

80287:

Точно так же, 80286 является расширением 8086, 80287 является развитием 8087. Главным достоинством 80287 служит возможность функционировать как в реальном,так и в защищен­ном режиме 80286 микропроцессора. Он имеет возможность ад­ресации ко всем 16М памяти.

80287 почти полностью совместим с 8087 и может исполь­зоватьпочти всё программное обеспечение последнего. Главное функциональное отличие этих сопроцессоров в способе обра­ботки сбойных ситуаций. При выявлении ошибки эти чипы могут вести себя по разному. Впрчем программное обеспечение может скомпенсировать эти расхождения.

80287 размещается в 40-контактном DIP-корпусе. Но не в пример своему младшему собрату, 80287 может работать с от­личной от центрального микропроцессора тактовой частотой. Хотя 80287 напрямую подключается к тактовому генератору центрального микропроцессора, в него встроена цепь делите­ля, которая уменьшает внутреннюю частоту в три раза.

Используя свой собственный генератор, 80287 может су­щественно повысить свою производительность.

Так же, как и у 8087, 80287 различают четыре модифика­ции, различающихся по частоте.

80287 совместим с 80386 микропроцессором. Однако они работают на разных частотах, и, следовательно, требуется специальный интерфейс для доступа к шине данных 80386. Бо­лее того, так как 80287 - 16-битный чип, все взаимосвязи с 80386 должны осуществляться 16-битными словами, что потен­циально уменьшает производительность.

80387 и 80387SX

Точно так же, как Intel, учтя уроки прошлого, произвёл 80386, 80387 стал дальнейшей разработкой 80287 сопроцессо­ра. Оставаясь командно совместимым с 80287, 80387 увеличил скорость манипуляций данными. Но опять-таки имелись расхож­дения в обработке ошыбок. Зато возможности 80387 были боль­ше - он реализовывал все трансцендентные и логарифмические функции.

80387SX - всесторонне похож на 80387, но предназнача­ется для работы на 16-битной шине 80386SX вместо 32-битной шины данных.

80387 и 80387SX могут выполнять все программы для

80287. Обратное не эквивалентно. Главной проблемой 387-х являются немного отличающиеся результаты вычислений трансцендентальной функции от 80287.

80387 работает на той же частоте что и центральный процессор. Имеются соответствующие модификации этого сопро­цессора вплоть до 25 Мгц.