I960

Микропроцессор Intel i960CA

Intel i960 (или i80960) — RISC-процессор, популярный в 1990-х годах. Применялся во встраиваемых системах и микроконтроллерах.

В конце 1990-х выпуск Intel i960 был прекращен из-за соглашения с DEC, в котором Intel получила право производить StrongARM CPU.

В настоящее время используется в некоторых военных приложениях.

Происхождение

Проектирование i960 было начато в связи с провалом проекта iAPX 432 в начале 1980-х годов. Особенностью iAPX 432 являлась поддержка на аппаратном уровне языков, поддерживающих разметку, защиту памяти и сбор мусора — таких, как Ада и Lisp. Но, из-за ряда проблем (сложность обучения программированию, гибридные компоненты реализации и др.), iAPX 432 обладал сравнительно низкой производительностью.

В 1982 году Intel и Siemens создали совместную компанию BiiN (Billions Invested In Nothing), одной из задач которой была разработка отказоустойчивой объектно-ориентированной системы с аппаратной поддержкой языка Ада. К этому проекту присоединились многие участники команды i432. В качестве руководителя проекта был приглашен Гленфорд Майерс, ранее работавший в IBM.

Первые рабочие чипы нового процессора появились в конце 1985 года.

По причине внутренней конкуренции с i386 и с i860 (ещё одного RISC-процессора Intel), i960 не стал процессором общего назначения, но зато нашёл применение в сфере высокопроизводительных 32-битных встраиваемых систем.

Архитектура

Во избежание проблем с производительностью, с которыми столкнулся i432, в i960 была использована архитектура RISC (в полном объёме — только в i960MX), а подсистема памяти стала 33-битной — 32-битные слова и один бит, указывающий на «защищенность» памяти. Была выбрана оригинальная Berkeley RISC-архитектура, особенно в части использования технологии регистровых окон («register windows»), которая обеспечивает более быстрый вызов процедур. Конкурирующая архитектура Стэнфордского университета, реализованная в MIPS, не использует эту систему, полагаясь в этом вопросе на компилятор. Как и в большинстве 32-битных архитектур, в отличие от i386, i960 имеет 32-битную «плоскую» память, без сегментации. Для архитектуры i960 также предполагалась суперскалярная реализация выполнения команд.

Варианты i960

«Полный» i960MX выпускался только для военных рынков. Более-менее идентичный ему i960MC использовался в высокопроизводительных встраиваемых системах. i960MC включал все особенности оригинальной системы BiiN, но, поскольку многие из них не были описаны в документации, пользователи задавались вопросом, почему размер i960MC настолько велик, а многие его ножки маркированы как «нет соединения».

80960Kx

Версия основного RISC-ядра без управления памятью и без FPU именовалась i960KA, а с FPU — i960KB. Были и другие версии, одинаковые внутри и отличающиеся только маркировкой. Это означает, что процессоры обладали значительно более широкими возможностями, чем необходимо для фактически поддерживаемого набора функциональных возможностей, и в результате более дорогими в производстве.

i960KA использовался как недорогой 32-битный процессор для лазерных принтеров, графических терминалов и других встраиваемых систем.

80960Cx

i960CA появившийся в 1989 году, был первой полноценной реализацией RISC архитектуры i960. Он обладал новым недавно разработанным суперскалярным RISC-ядром и необычной для того времени адресуемой кэш-памятью. Поскольку архитектура предназначалась для высокопроизводительных встраиваемых систем, в ней по прежнему не было FPU и MMU. i960CA, по общему мнению, был первой суперскалярной реализацией RISC в одной микросхеме. Процессоры C-серии включали лишь одно АЛУ, но могли выполнять одновременно арифметические операции, адресацию памяти и операции перехода, а также, при определенных обстоятельствах, выполнять две инструкции за такт. Первые версии работали на частоте 33 МГц, были анонсированы чипы с быстродействием 66 MIPS. Микроархитектура i960CA была разработана в 1987—1988 годах и официально представлена 12 сентября 1989 года. Позже, в i960CF был включен математический сопроцессор, но в нём по-прежнему отсутствовал MMU.

80960Jx

80960VH

Провал архитектуры i960

Intel пытается укрепить i960 в I/O контроллере устройства рыночного I2O стандарта, но этого мало, успех ушёл и проектные работы в конечном итоге завершились. К середине 1990-x по соотношению цена / производительность привлекательность чипа i960 упала в сравнении с появившимися конкурирующими чипами. Intel разработала версии имеющие более низкое энергопотребление, которые могли бы быть использованы в системах, питающихся от батарей, но эти версии никогда не использовались.

В 1990 году команда разработчиков i960 была переброшена на разработку процессоров, совместимых с i386 — а именно P6 процессора, который позднее стал Pentium Pro. i960 проект был передан другой, меньшей команде разработчиков, главным образом повлиявшей на его окончательный провал.

Текущий статус

Из-за высокой производительности в расчете XOR процессор Intel 960 часто используется для управления мощными RAID контроллерами SCSI дисковых массивов (хост-адаптер карт). I960RS чип также используется Adaptec в AAR-2400A контроллере, который использует четыре PATA диска для создания RAID-5 системы хранения данных для небольших ПК-серверов и рабочих станций.

Архитектура Intel 960 также используется в игровых автоматах и будет использоваться до тех пор, пока процессоры могут быть куплены. В настоящее время они используются в IGP S2000.

Intel 960 процессор используется также в ARPA RADAR (Kelvin Hughes).

Ссылки

• i960 на сайте Intel
• i960 с изображениями и описанием процессора
• Справочное руководство по архитектуре процессора BiiN (описание набора инструкций i960MX)