传奇故事
今天，在2018年，我们正在庆祝个人计算机历史上的关键处理器四十周年，即英特尔8086。
正是与他在一起，x86架构时代开始了，这为以后许多年和数十年的处理器开发奠定了基础，而对他来说，我们应该把计算机作为每个用户可用的独立单元而飞速普及。 为纪念处理器诞生40周年（该公司开始将英特尔转变为价值数十亿美元的公司），该公司向粉丝们赠送了一份象征性的小礼物-纪念i7-8086K周年纪念日，这是英特尔历史上首款能够在5 GHz频率下即刻运行的处理器。
但是，今天我们不会赞扬现代处理器领导者的工程师，但是我们将回到遥远的过去，即1976年开始的Intel 8086的历史，它始于完全不同的处理器。
1976年，英特尔为其工程师设定了一项艰巨的任务-创造世界上第一个支持多任务处理并且在芯片中内置存储控制器的微处理器。 现在，即使在市场上价格最便宜的处理器上，也可以轻松找到这些技术功能，但是42年前，此类技术创新有望超越整个时代-英特尔计划在8位系统占主导的时候切换到32位计算，甚至16位很远。 不幸的是，幸运的是，英特尔高管的野心面临着几个截止日期的严酷现实，技术挑战，以及人们认识到1976年的技术还远远没有实现这些大胆的想法。 最重要的是，正如西方人所说，英特尔如此热衷于创建一种过度设计的架构，从软件的角度来看，它忽略了实用性。 在一次会议上，一位来访的专家斯蒂芬·莫尔斯（Stephen Morse）批评了该系统的不切实际和故意的复杂性，斯蒂芬·莫尔斯（Stephen Morse）当时是36岁的专门研究软件的微电子工程师。 不过，英特尔并不急于考虑批评意见，因此，莫尔斯的笔记放在了一个长长的盒子里。
但是后来证明，它们非常有用-早在1976年7月，由Intel 4004和Intel 8008 Federico Fajin的发明家以及英特尔经理Ralph Ungermann和另一位4004开发人员日语Masatoshi Shima创立的小型公司Zilog便将其处理器推向市场。 Z-80，它成为基于Intel 8080的bug的实际工作。
Zilog团队在改进原始Intel处理器的体系结构的同时，提供了一种价格低廉且功能强大的处理器，此后立即受到许多设备制造商和领先平台的喜爱。 Z-80构成了传奇的ZX Spectrum的基础，并且还作为协处理器安装在同样著名的Commodore 128中。 Z-80在世界许多地方都取得了令人难以置信的成功，而且这种成功也不容忽视-英特尔紧急决定Z-80需要一个有价值的竞争对手。
公司领导在这里回忆了斯蒂芬·莫尔斯（Stephen Morse）的评论，并建议他领导一个根本上新处理器的设计，旨在与Zilog的新产品竞争。 英特尔没有看到为该项目设置框架的任何特殊理由-然后每个人都认为新处理器将是对Z-80的快速响应，并且在接下来的几年中将被遗忘，因此莫尔斯为任何实验都开了绿灯。 后来，事实证明，应该围绕处理软件的有效性来构建处理器，这成为了整个行业发展的关键。
1976年5月，史蒂夫·莫尔斯（Steve Morse）开始研究新处理器的体系结构。 从本质上讲，分配给莫尔斯的任务很简单。 与8位8080th相比，如果新的16位芯片的速度应显着提高，则它的许多参数应有所不同。 但是英特尔希望消费者再次访问它。 作为实现此目的的一种方法，考虑了将为低性能处理器设计的系统转移到更高级别的可能性，当用新的处理器替换它时，它将起作用。 为此，理想情况下，新处理器应与为8080编写的任何程序兼容。
莫尔斯（Morse）必须建立在8080项目的基础上，根据该项目，处理器为数字存储的每个位置分配了一个“地址”，例如分类器标签。 地址是16位二进制数，可以指定65536个不同的地址。 当开发人员需要少量使用内存时，此上限是可以接受的。 但是，现在消费者需要的数量更多，他们坚持要打破64 KB的壁垒。
1978年7月，一种名为Intel 8086的新处理器投放市场。
他的退出并没有引起轰动或取得令人难以置信的成功。 处理器首次作为不受欢迎的几款预算计算机的一部分出现在货架上，并且也用于各种终端。 不久之后，它成为NASA微控制器的基础，直到2000年代初，它一直用于控制导弹发射诊断系统。
莫尔斯（Morse）于1979年离开英特尔，当时该公司推出了英特尔8088，这是几乎完全相同的8086微处理器，它通过将16位总线分成两个周期来提供与8位系统的兼容性。 莫尔斯本人称此处理器为8086的“ castrated”版本。
后来获得了8088的传奇地位，1980年IBM首次考虑征服个人计算机市场，并制造出价格合理并包含中产阶级组件的计算机。 使用IBM 8850处理器（基本上是相同的8086）是IBM 5150（以IBM PC为商标而闻名），这使Intel甚至在普通用户中也广为人知。 但是，摩托罗拉68000（第一个苹果Macintosh的基础）也占据了8088的位置，但是IBM管理层优先考虑英特尔。
IBM PC迅速成为计算机系统市场的主力军，英特尔遵循“更好，更好”的逻辑，继续生产处理器-80186、80286、80386、80486，奔腾等-基于斯蒂芬·莫尔斯的相同基础，奠定了基础。他们回到8086年。由于后两位数字，该体系结构被称为“ x86”，IBM计算机的惊人普及为Intel提供了丰厚的利润和品牌知名度。
建筑特色8086
就体系结构功能而言，英特尔8086在很大程度上依赖于开发8080处理器及其改进的同类产品8085的经验，该处理器于1976年夏天进入市场。 尽管有一些相似之处，但8086成为该公司的第一个16位处理器，具有16个数据通道和20个地址通道，能够处理多达1 MB的数据，并且还具有广泛的指令，这些指令除其他外还可以执行除法/乘法运算。 8086的一个特点是存在两种模式-最小和最大，其中最后一个涉及在具有多个处理器的系统中使用处理器，而第一个-在具有一个处理器的经典系统中。
指令队列首次出现在Intel 8086中，它允许直接从内存中存储多达六个字节的指令，从而大大减少了处理它们的时间。 处理器的16位性质不仅仅基于几个组件，因为8086包括一个16位ALU，16位寄存器以及一个内部和外部数据总线，该总线根据16位指令处理数据，因此该系统的工作速度比与早期的英特尔处理器。
当然，由于进行了如此大规模的创新，8086的价格比其前代产品昂贵得多，但是消费者也可以选择-英特尔提供购买新产品的不同版本，具体取决于处理器频率-它们的范围从5到10 MHz。
从体系结构的角度来看，英特尔8086微处理器由两个硬件模块组成-执行模块和总线接口模块。 执行模块指示总线接口模块从何处接收指令数据，然后进行准备和执行。 它的本质被简化为使用指令解码器和ALU进行数据管理，而模块本身没有与数据总线的直接连接，只能通过总线接口模块工作。
执行模块包含一个ALU块，旨在执行逻辑和算术运算，例如乘法，除法，加法，减法或OR，AND和NOT类型的运算。 还有一个16位的标志寄存器，用于存储电池中各种操作状态-共有9个，其中6个是状态标志，而3个是反映设备状态的系统标志。
前者包括：进位标志，奇偶校验标志，辅助进位标志，零标志，符号标志和溢出标志。 系统标志包括跟踪标志，启用中断标志和方向标志。
除标志外，操作模块还包含8个通用寄存器，这些寄存器用于通过16位总线传输数据。 同时，由于通用寄存器（AX，BX，CX，DX）既可以在16位总线模式下工作，也可以在低位数据读取模式下工作（AL， BL，CL，DL）和高（AH，BH，CH，DH）寄存器同时进行，以8位总线的格式提供两通道操作。 由于在软件方面强调与以前平台的兼容性，因此x86体系结构成为关键，并成为大多数后续处理器的基础。
最后，模块中的最后一个寄存器是一个16位指针寄存器，该寄存器将数据段的地址保存在完成操作所需的内存缓冲区中。 其余功能部件属于相邻的总线接口模块。
总线接口模块包含更多的功能组件-它响应所有数据的处理并将指令发送到执行模块，从计算机内存中读取地址并从所有可用的输入/输出端口中读取信息，以及通过上述方式将数据写入到可用内存中端口。 由于执行模块与总线接口模块没有直接连接，因此这些块通过内部数据总线进行交互。
该模块包含8086处理器的关键架构功能之一-指令队列。 总线接口模块包括一个指令队列，该指令队列能够在缓冲区中存储多达6个字节的指令，在从执行模块接收到相应的请求之后，在管道上发送新指令。 术语“流水线”恰好在8086处理器进入市场时出现，因为它意味着在前一条指令正在执行的同时准备下一条指令。
还有4个段寄存器，负责在计算机内存中缓冲指令的地址和相关数据，从而为中央处理器提供对必要段的访问。 该寄存器还包含一个命令指针（IP），其中包含执行模块的下一条指令的地址。
最后，最后一个寄存器是一个16位指令指针，其中包含要执行的下一条指令的地址。
英特尔8086成为该公司的第一个16位处理器，采用40引脚DIP（DPI）封装，该封装以及许多其他功能成为后来的微电子标准之一。
影响力与传统
斯蒂芬·莫尔斯（Stephen Morse）在英特尔内部创建了一个小型“女儿”处理器的概念，几乎无法想象他即将创建一个历史悠久的微处理器。 英特尔8086谦虚而有争议，但其弟弟8088作为IBM PC / XT的一部分而声名，起，这使英特尔获得了成名并获得了丰厚的利润。
x86架构构成了所有其他英特尔处理器的基础，该处理器认识到摩尔斯的“先安装软件然后填充”概念的便利性和多功能性。 随后的每个处理器都是在前一个处理器的基础上构建的，并以新技术，指令和代码块为生，但是从本质上讲，它与8086略有不同。
即使在今天，看着i7 8086K，您也需要了解，它内部深处仍然是40年前看到光的处理器的根源，标志着x86时代的开始。
本文的作者是亚历山大·利斯。
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