Процесор Intel 80286 Основни характеристики

Повечето микропроцесори са създадени главно да изпълняват различни логически операции. Прибавянето на специализиран чип, наречен аритметичен копроцесор, може да ускори сложните математически операции, изпълнявани от персоналния компютър почти сто пъти. Всеки от ранните микропроцесори на Intel има свой собствен съответстващ аритметичен процесор, но най-новите поколения чипове са интегрирали функцията на копроцесора в силиция си, правейки излишни самостоятелните копроцесори.

Концепцията за копроцесора е проста. Той е нещо, което работи съвместно с микропроцесора на компютъра. Резултатът е изпълнение, постигнато при най-висока ефективност чрез специализацията и разделението на труда електронният еквивалент на една миниатюрна промишлена революция. За да радели труда, копроцесорът поема отговорността за някоя частична задача, обикновено отнета от универсалния микропроцесор, освобождавайки главния чип от някои проблеми. В същото време копроцесорът е специалист, създаден да се занимава с една определена задача, при това с възможно най-висока ефективност.

По същността си копроцесорът е микропроцесор, но за разлика от универсалния микропроцесор е посветен на специфичната си функция, като част със специално предназначение. Копроцесорите задействат програма, която се състои от серия инструкции. За разлика от главния микропроцесор в персоналния компютър, копроцесорът не може да контролира директно компютърната грамада. Неговата линия на живота се определя от главния микропроцесор, който може да изпраща на копроцесора програмните инструкции, които са му необходими и да поема после резултатите му.

При нормално опериране микропроцесорът извършва всички функции при работата на компютъра. Ако обаче открие задача, която се решава по-добре от копроцесора, той пропуска данните и инструкциите към него и изчаква отговорите.

Копроцесорите не споделят един и същи набор от инструкции с микропроцесора, който допълват. Те си имат свои специални собствени командни пакети. Следователно програмите трябва да са написани специално, за да се използват от копроцесорите. Програми, които не са написани да използват копроцесора, няма да допринесат с нищо при неговото наличие.

Копроцесорът няма да се включи автоматично, когато изникне сложен проблем. Трябва да бъде написано приложение за използване на аритметичен копроцесор, което да съответства на дадения копроцесор. Няма лесен начин да се разбере дали копроцесорът работи, освен като се сравни работата с или без инсталиран чип.

Има създадени копроцесори за разнообразни задачи, но най-известни са математическите копроцесори или устройствата за операции с плаваща запетая (FPU floting-point unit). Тези чипове са специализирани да работят с числа. В частност са конструирани да обхващат целия комплекс функции сложно деление, тригонометрични функции, степенуване и логаритми. Тези операции се извършват върху числа с плаваща запетая.

Изпълнявайки комплекс от операции с числа с плаваща запетая, математическият копроцесор работи по същия начин както и универсалния микропроцесор. Използвайки цифрова логика, копроцесорът обработва пакети от битове, съдържащи някаква информация под контрола на други пакети от битове, съставящи инструкциите. Тези операции се извършват в регистри, които представляват специални области на вътрешна памет на копроцесора.

За да се извърши пресмятане, математическият копроцесор първо вкарва едно от числата, с които ще се работи, в регистрите си, след това вкарва второто число в друг регистър. След това прочита програмната инструкция, която казва на чипа каква определена операция да изпълни с двете числа. Инструкцията стартира друга миниатюрна компютърна програма, действаща вътре в копроцесорния чип, и именно тази програма предизвиква поредицата от действия на копроцесора, за да се изчисли вече търсения резултат. Целият комплект програми в математическия копроцесор, които отговарят на различни инструкции, разбираеми за чипа, се нарича набор микрокоманди.

След като вече резултатът е получен, изваждането на отговора от копроцесора изисква изпълнението на друга инструкция. Алтернативно следващата инструкция може да накара копроцесора да изпълни друга операция с резултата от първата.

Универсалните микропроцесори оперират точно по същия начин вкарват стойности, четат инструкции и изпълняват микрокоманди математическият копроцесор може само да ги превъзхожда при действията с числа с плаваща запетая като изпълнява командите по-бързо. Основните команди, разбираеми за универсалния микропроцесор, в действителност се изпълняват много ефективно. Вместо да оптимизират тези обичайни операции, повечето цифрови копроцесори се концентрират върху комплексни операции, които в противен случай биха изисквали дълга серия от стъпки. Като комбинира всички стъпки в една операция, която може бързо да бъде пресметната, копроцесорът бие универсалния микропроцесор в играта с числа. Например универсалният микропроцесор пресмята нерационални степени, но може би ще трябва да изпълни стотина пъти цикли от прости инструкции, изпълнявайки стотици пресмятания от математиката с цели числа, за да измъкне отговора. Копроцесорът се справя с проблема само с една инструкция.