De la aparitie pina in momentul actual, evolutia calculatoarelor personale a cunoscut momente de cotitura, veritabile mutatii.
Primul este legat de introducerea, in anul 1976, a calculatorului APPLE II, moment care marcheaza adevarata nastere a domeniului, al doilea este legat de implicarea, in anul 1981 a firmei IBM prin lansarea faimosului IBM PC, iar al treilea este aparitia in arhitectura calculatoarelor personale, a microprocesorului INTEL 80386. Acest microprocesor marcheaza a treia era, majora, in calculul personal, punind la dispozitie o putere de calcul deosebita, viteza spo¬rita, precum si posibilitati de programare care deschid perspective noi software-ului de baza si de aplicatie. 386 este cel mai inovativ microprocesor dezvoltat pina acum si fara indoiala,, va fi pentru mult timp cel mai vindut microprocesor. Fiind un microprocesor pe 32 de biti puternic si flexibil, aplicatiile sale vor fi mult mai extinse, programele existente putind fi rulate mai rapid si mai eficient. Programatorii vor fi mult mai liberi de constringeri hardware, dezvoltand programe MS DOS precum si noi programe care beneficiaza de lucrul pe 32 de biti in cadrul noilor sisteme de operare, mult mai eficiente. Cum cunoscutul principiu al "ontogenezei care repeta filogeneza " se respecta si in domeniul calculatoarelor personale, tehnologia existenta a permis im¬plantarea conceptelor de prelucrare paralela, interleaving, page mode, cache, masina virtuala, proprii pina acum sistemelor medii si mini in cadrul calculatoarelor personale. 386 contine el insusi in arhitectura, o multime din conceptele enuntate si permite de asemenea, implan¬tarea la nivelul resurselor unui calculator personal, a acestor concepte "noi ".
Toate acestea sugereaza faptul ca 386 va impune un nou standard pentru calculatoarele personale. In anii care urmeaza, cele mai multe inovatii vor fi legate de exploatarea posibilitatilor pe care le ofera acest microprocesor. Cu toate ca, in prezent calculatoarele personale realizate pe baza microprocesorului INTEL 80386 nu ofera, in mare, decit ceva mai multa viteza, performante deosebite sint asteptate pe masura dezvoltarii software-ului ce exploateaza caracterristicile noi ale acestui microprocesor. Aceasta lucrare nu isi propune sa prezinte in detaliu structura lui 386. Ea vrea sa ofere o imagine adecvata a pietei de calculatoare personale actuala, ajutindu-1 pe managerul de astazi sa ia o decizie corecta intr-o politica de achizitie de PC pe termen lung. Chiar si vinzatorului de calculatoare personale lucrarea ii poate fi utila, prin indicarea posibilitatilor pe care le ofera piata de PC-uri. Tehnologia 386 este prezentata clar, fara sa se intre in detalii, care sa faca lucrarea greu de abordat de un cititor fara o pregatire de stricta specialitate. Sintem constienti ca piata romaneas¬ca de calculatoare, ca orice piata scapata de mecanismele greoaie ale centralizarii, are o tendinta exagerata spre neologisme, in special in faza de inceput. Lucrarea subliniaza faptul ca orientarea achizitiilor trebuie sa se faca rational, criteriul pret / performanta trebuind sa caracterizeze politica de cumparare in raport cu fiecare aplicatie. Exista domenii in care o solutie ieftina (PC XT/AT) poate da deplina satisfactie. De remarcat insa ca o strategie pe termen lung indica PC 386 ca o solutie recomandabila, mai ales sub aspectul dezvoltarilor ulterioare, potentiale. Este stiut ca performantele calculatoarelor personale depind de arhitectura si solutiile adoptate de fiecare constructor. Lucrarea face o analiza a principalelor arhitecturi adoptate, a managementului de memorie, a modului de organizare a magistralelor de date, a diverselor solutii de conectare a memoriilor externe si a perifericelor in cadrul unor sisteme 386 puternice cum ar fi IBM PS2/80, COMPAQ DeskPro 386/25, SUN 386i
80386 ofera o solutie hardware eficienta pentru multiprogramare si un mod 8086 virtual prin care calculatorul functioneaza ca si cum ar rula sisteme MS-DOS "single tasking ' multiple. Pentru a folosi acest avantaj, este nevoie de software proiectat pentru a-l utiliza. MS-DOS, in forma nemodificata, nu poate sa asigure aceste functii. Din aceasta cauza 80386 a generat un interes renascut pentru sistemele de operare micro, domeniu dominat de MS-DOS in ultimii ani. Lucrarea anali¬zeaza noile implicatii in software, versiunile 386 ale OS/2, programe de control 386, sisteme de operare alternative, extensii DOS si UNIX. Se face o prezentare a evolutiei microprocesoarelor INTEL, prezentindu-se caracteristicile fiecarei familii. Pentru o orientare clara, un studiu comparativ al microprocesoarelor pe 32 de biti evidentiaza locul ocupat de 386. Tendintele de evolutie in domeniu sint prezentate de asemenea, in sfirsit, tehnicianului i se ofera o imagine a arhitecturii interne a lui 386, registre, tipuri de date, mod de operare precum si set de instructiuni. Un tabel comparativ cu principalii competitori in domeniul PC 386 ofera o imagine selectiva cumparatorului roman asupra pietei de calculatoare personale la nivelul anilor 1990.
80386, rezultatul unei evolutii tehnologice
INTEL, arhitectul revolutiei calculatoarelor personale
Arhitectura microcalculatoarelor de astazi este datorata in proportie de 70% firmei INTEL, intr-adevar, luind in considerare primul calculator personal realizat in 1974, MITS ALT AIR, avind la baza microprocesorul 8080, IBM PC si nenumaratii compatibili care au facut ca arhitectura 8086/88 sa devina un standard, generatiile succesive ale lui 86, 80286, 80386 cu nenumaratele aplicatii, foarte rapidul 486, toti rulind acelasi software si impingind compatibilitatea de jos in sus inspre secolul urmator, putem sustine afirmatia de mai sus fara ezitare.Succesul lui INTEL se datoreaza abilitatii acestei firme de a descoperi tendinte de viitor si de a se pozitiona astfel incit sa poata exploata aceste tendinte. Cind Robert Noyce si Gordon Moore au infiin tat compania in 1968, erau deja veterani ai industriei electronice; s-au intilnit in timp ce lucrau pentru William Shokley, cel ce coinventase tranzistorul si impreuna cu alti 6, au infiintat Fairchild Semicon ductors. In timp ce erau la Fairchild, Noyce a inventat circuitul integrat, iar Moore a coordonat echipa de cercetatori care a introdus in fabricatie primul circuit integrat. Scopul initial al lui INTEL, intr-un moment cind memoria calculatoarelor era realizata pe toruri de ferita, era de a realiza o memorie pe un circuit integrat. Prin 1969, INTEL producea primul circuit integrat RAM static, iar in 1970, RAM-ul dinamic 1103 a constituit o solutie providentiala pentru calculatoarele de capacitate medie, facind ca memoriile pe toruri de ferita sa fie depasite si curind abandonate. 1971 a marcat doua evenimente deosebite pentru INTEL: primul EPROM si primul microprocesor. Spre deosebire de memoriile programabile anterioare, care trebuiau sa fie inlocuite ori de cite ori era necesara o schimbare a programului continut in memorie, EFROM-ul poate fi sters cu un spot de raze ultraviolete si apoi reprogramat. Microprocesorul, fructul gindirii creatoare a lui Ted Hoff, a pornit ca rezultat al cercetarii unui proiect de realizare a 12 circuite la cererea clientului, BUSICOM, o firma japoneza care dorea sa construiasca o familie de calculatoare programabile. Hoff a decis ca ideea utilizarii a 12 circuite pentru realizarea proiectului respectiv era neinteligenta si costisitoare si in loc a dezvoltat unul singur, dispozitiv logic de uz general intr-o lume de circuite dedicate. Formal, introdus la sfirsitul lui 1971, microprocesorul pe 4 biti 4004, a fost urmat in anul 1972 de cel pe 8 biti, 8008. In 1974, microprocesorul 8080, oferind o performanta de 10 ori mai mare decit 8008, devine curind un standard industrial (pe baza lui s-a realizat primul calculator personal ALTAIR). Evolutia lui INTEL nu a fost intotdeauna ascendenta, existind si perioade mai slabe. Astfel, implicarea prin anii '70 in industria ceasurilor digitale a fost neinspirata; productia memoriilor MOS dinamice a continuat pina in anul 1985, cind a trebuit sa fie abandona ta, mai ales datorita dumping-ului practicat de japonezi. Dar implica rea gigantului IBM in afacerile firmei, prin cumpararea in 1983 a 15% din stocul INTEL, a reprezentat o infuzie de capital si mai ales de motivatie care au propulsat INTEL din nou pe pozitii fruntase in industria de semiconductoare. Nici abandonarea cooperarii cu SIEMENS, nici obositoarea lupta cu NEC asupra procesoarelor compatibile 8086/88, nu au putut slabi forta inovativa a acestei companii de exceptie. Trebuie remarcat ca, din punct de vedere financiar, 80386 a contribuit in mod decisiv la imaginea de exceptie a firmei.
In iulie 1986, INTEL a inceput sa desfaca microprocesorul 80386 la un pret de 299 $. Un cistig de 150 de milioane $ a fost obtinut la sfirsitul anului 1987 m urma vinzarii a peste 600.000 de microproce¬soare. La sfirsitul anului 1988, 386 era un produs de o jumatate de miliard de dolari. Investitia de 100 milioane $ facuta in 80386 a fost platita in 1988. in 1987,INTEL a inchis anul fiscal cu cistiguri de 1,9 miliarde $, o crestere de peste 50% fata de anul 1986. Cistigul net a sarit la 248 milioane $, dupa o pierdere de 174 de milioane $ in 1986.
Microcalculatoarele; o privire asupra tehnologiei
Inventarea microprocesorului in 1971 de catre Ted Hoff in laboratoarele Fairchild a avut o importanta mult mai mare decit s-a prevazut initial, caci dincolo de aplicatiile imediate, de control, el a facut posibila aparitia microcalculatorului, un dispozitiv electronic folosit pentru prelucrarea informatiei cu ajutorul unor semnale electrice produse de circuite plasate pe o pastila de siliciu. Complexi tatea microprocesorului a crescut de la citeva circuite pina la circuitul integrat pe scara foarte larga (VLSI) de astazi, care aduna peste 100.000 de circuite pe aceeasi pastila. Microcalculatoarele moderne contin mai multe subsisteme conectate intre ele si circuite de suport VLSI. Constructorul de microcalculatoare are de ales dintr-o gama larga de microprocesoare, circuite de memorie, de interfata in variante constructive nMOS, CMOS, I2L, factorul primordial de alegere fiind raportul pret / performanta.Microprocesorul este, dupa cum am amintit, cea mai importanta componenta a sistemului. El prelucreaza aproape toate informatiile din interiorul unui microcalculator, citeste instructiuni si date din memorie, executa prelucrari asupra lor, le trimite sau le primeste catre / dinspre periferice prin instructiuni de intrare iesire. Cunoscut si sub numele de unitate centrala, microprocesorul este un circuit integrat digital care prelucreaza informatia in mod secvential.Toate microcalculatoarele de tip IBM si compatibilele IBM contin microprocesoare INTEL din familia 8086/8088,80286,80386SX, 80486. Microprocesoarele MOTOROLA 68000, 68020, 68030 stau la baza microcalculatoarelor APPLE Macintosh si a statiilor de lucru din prima linie.Microprocesoarele se claseaza dupa numarul de biti din cimpul de adrese si largimea cuvantului. Modul in care datele sint manevrate in interiorul microprocesorului depind de organizarea interna, de arhitectura cailor de date si de adrese. Viteza de prelucrare a micropro¬cesorului este in mod direct legata de arhitectura acestuia si de calitatile tehnologice ale circuitelor componente.Dimensiunea cimpului de adrese determina marimea spatiului fizic de memorie care poate fi adresat de microprocesor.De exemplu, un microprocesor pe 8 biti are un cimp de adrese cu largimea de 16 biti. Spatiul de memorie care poate fi adresat este de 216 locatii, adica 64 000 de locatii de memorie. 8086 dispune de un cimp de adrese de latime de 20 de biti. Ca atare acesta poate accesa 220 locatii, adica pina la l milion de locatii de memorie. Magistrala de adrese de 24 de biti a lui 80286 permite adresarea a 16.000.000 de lo¬catii; cea de 32 de biti a lui 80386 adreseaza un spatiu liniar de memorie de 4 miliarde de octeti. Largimea cailor de date influenteaza in mod direct performantele de viteza ale microprocesorului. Dimensiu¬nea mai mare a cailor de date inseamna prelucrarea si manipularea unei cantitati mai mari de informatie pe unitatea de timp. Largimea bus-ului de date determina si rata de transfer din si catre unitatea centrala in lucrul cu perifericele. Un bus de date mai larg inseamna transferuri mai eficiente, deci o performanta de viteza mare. Spre exemplu, microprocesoarele 8086 si 8088 sant functional identice. Difera insa sub raportul largimii busului de date pentru operatiile deintrare / iesire. 8086 dispune de 16 biti de date pentru lucrul cu intrarea / iesirea, in timp ce 8088, de numai 8 biti. Ca o consecinta, 8086 este cu 20% mai rapid decit 8088.
Frecventa ceasului de baza este parametrul cel mai intim legat de tehnologia de realizare a microprocesorului. Viteza microprocesoru¬lui depinde in mod invers proportional de perioada de timp in care microprocesorul executa o operatie elementara. Cu cit aceasta este mai mica, cu atit numarul de operatii elementare executate intr-o unitate de timp este mai mare. Cum instructiunile microprocesorului sint constituite din succesiunea unor operatii elementare, rezulta de aici implicatia directa asupra vitezei de lucru a microprocesorului.Dupa cum am mai spus, cresterea vitezei este limitata de caracteristicile tehnologice ale realizarii microprocesorului. In timp, aceste tehnologii au evoluat in sensul cresterii performantelor de viteza de la PMOS, NMOS, HCMOS etc.O privire asupra evolutiei microprocesoarelor INTEL in timp, releva evolutia acestor factori mentionati anterior.
INTEL 4004 - primul microprocesor; aparut in 1971, realizat in tehnologie PMOS, inglobeaza 2.250 de tranzistoare pe pastila de siliciu. Prelucrare pe 4 biti, ceas de 740 KHz, viteza 60.000 de operatij/secun-da, memorie adresabila 4 Koct, set de 45 instructiuni orientate pe operatiuni aritmetice.Utilizatorul poate programa microprocesorul sa realizeze un numar mare de sarcini diferite, fiind un circuit versatil, spre deosebire de circuitele dezvoltate anterior care erau dedicate.
