home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HaCKeRz KrOnIcKLeZ 3 / HaCKeRz_KrOnIcKLeZ.iso / anarchy / essays / schoolsucks / micro.txt < prev    next >
Text File  |  1996-04-27  |  15KB  |  198 lines

  1. Only once in a lifetime will a new invention come about to touch every aspect 
  2. of our lives.  Such a device that changes the way we work, live, and play is a special 
  3. one, indeed.  The Microprocessor has been around since 1971 years, but in the last few 
  4. years it has changed the American calculators to video games and computers (Givone 
  5. 1).  Many microprocessors have been manufactured for all sorts of products; some 
  6. have succeeded and some have not.  This paper will discuss the evolution and history 
  7. of the most prominent 16 and 32 bit microprocessors in the microcomputer and how 
  8. they are similar to and different from each other.
  9. Because microprocessors are a subject that most people cannot relate to and do 
  10. not know much about, this paragraph will introduce some of the terms that will be in-
  11. volved in the subsequent paragraphs.  Throughout the paper the 16-bit and 32-bit mi-
  12. croprocessors are compared and contrasted.  The number 16 in the 16-bit microproces-
  13. sor refers how many registers there are or how much storage is available for the mi-
  14. croprocessor (Aumiaux, 3).  The microprocessor has a memory address such as A16, 
  15. and at this address the specific commands to the microprocessor are stored in the 
  16. memory of the computer (Aumiaux, 3).  So with the 16-bit microprocessor there are 
  17. 576 places to store data.  With the 32-bit microprocessor there are twice as many 
  18. places to store data making the microprocessor faster.  
  19. Another common term which is mentioned frequently in the paper is the oscil-
  20. lator or the time at which the processors ôclockö ticks.  The oscillator is the pace 
  21. maker for the microprocessor which tells what frequency the microprocessor can proc-
  22. ess information, this value is measured in Mega-hertz or MHz.  A nanosecond is a 
  23. measurement of time in a processor, or a billionth of a second.  This is used to measure 
  24. the time it takes for the computer to execute an instructions, other wise knows as a cy-
  25. cle.
  26.     There are many different types of companies of which all have their own family 
  27. of processors.  Since the individual processors in the families were developed over a 
  28. fairly long period of time, it is hard to distinguish which processors were introduced in 
  29. order.  This paper will mention the families of processors in no particular order.  The 
  30. first microprocessor that will be discussed is the family of microprocessors called the 
  31. 9900 series manufactured by Texas Instruments during the mid-70s and was developed 
  32. from the architecture of the 900 minicomputer series (Titus, 178).  There were five dif-
  33. ferent actual microprocessors that were designed in this family, they were the 
  34. TMS9900, TMS9980A, TMS9981, TMS9985, and the TMS9940.  The TMS9900 was 
  35. the first of these microprocessors so the next four of the microprocessors where simply 
  36. variations of the TMS9900  (Titus, 178).  The 9900 series microprocessors runs with 
  37. 64K memory and besides the fact that the 9900 is a 16-bit microprocessor, only 15 of 
  38. the address memory circuits are in use (Titus, 179).  The 16th address is used for the 
  39. computer to distinguish between word and data functions (Titus, 179.  The 9900 series 
  40. microprocessors runs from 300 nanoseconds to 500 ns from 2MHz to 3.3MHz and 
  41. even some variations of the original microprocessor where made to go up to 4MHz 
  42. (Avtar, 115).
  43.     The next microprocessor that will be discussed is the LSI-11 which was pro-
  44. duced from the structural plans of the PDP-11 minicomputer family.  There are three 
  45. microprocessors in the LSI-11 family they are the LSI-11, LSI-11/2, and the much im-
  46. proved over the others is the LSI-11/32 (Titus, 131).  The big difference between the 
  47. LSI-11 family of microprocessors and other similar microprocessors of its kind is they 
  48. have the instruction codes of a microcomputer but since the LSI-11 microprocessor 
  49. originated from the PDP-11 family it is a multi-microprocessor (Avtar, 207).  The fact 
  50. that the LSI-11 microprocessor is a multi-microprocessor means that many other mi-
  51. croprocessors are used in conjunction with the LSI-11 to function properly (Avtar, 
  52. 207).  The LSI-11 microprocessor has a direct processing speed of 16-bit word and 7-
  53. bit data, however the improved LSI-11/22 can directly process 64-bit data (Titus, 131).  
  54. The average time that the LSI-11 and LSI-11/2 process at are 380 nanoseconds, while 
  55. the LSI-11/23 is clocked at 300 nanoseconds (Titus, 132).  There are some great 
  56. strengths that lie in the LSI-11 family, some of which are the efficient way at which 
  57. the microprocessor processes and the ability to run minicomputer software which leads 
  58. to great hardware support (Avtar, 179).  Although there are many strengths to the LSI-
  59. 11 family there are a couple of weaknesses, they have limited memory and the slow-
  60. ness of speed at which the LSI-11 processes at (Avtar, 179).
  61.     The next major microprocessors in the microcomputing industry were the 
  62. Z8001 and Z8002, however when the microprocessor entered into the market the term 
  63. Z8000 was used to mean either or both of the microprocessors (Titus, 73).  So when 
  64. describing the features of both the Z8001 and the Z8002, they will be referred to as the 
  65. Z8000.  The microprocessor was designed by the Zilog Corporation and put out on the 
  66. market in 1979 (Titus, 73).  The Z8000 are a lot like the many other previous micro-
  67. processors except for the obvious fact that it is faster and better, but are similar be-
  68. cause they depend on their registers to function properly (Titus, 73).  The Z8000 was 
  69. improved by using 21 16-bit registers, 14 of them are used for general purposes opera-
  70. tions (Titus, 73).  The difference with the Z8001 and the Z8002 is the Z8002 can only 
  71. address 65K bytes of memory, which is fascinating compared to the microprocessors 
  72. earlier in time but is greatly inferior to the Z8001 which can address 8M bytes (8000K) 
  73. of memory (Titus, 73).  The addressing memory between the two otherwise very simi-
  74. lar microprocessors is drastically different were as other functions of the microproces-
  75. sors seem to be quite the same.  An example of this is the cycle time.  The cycle time is 
  76. 250 nanoseconds and the average number of cycles that occur per instruction are be-
  77. tween 10 and 14 for both microprocessors (Avtar, 25). 
  78.     The next microprocessor that will be discussed is the 8086.  This microproces-
  79. sor is the best in my opinion, out of all the 16-bit microprocessors.  Not only because 
  80. the speeds of processing are tremendous, but because it simply paved the way to the 
  81. 32-bit microprocessors using various techniques that will be discussed later.  The 8086 
  82. was the second Intel microprocessor (being preceded by the 8080) (Avtar, 19).  The 
  83. 8086 was introduced in early 1978 by Intel (Avtar, 19).  Like so many of the other 
  84. processors the 8086 is register oriented with fourteen 16-bit registers, eight of which 
  85. are used for general processing purposes (Avtar, 19).  The 8086 can directly address 
  86. 1MB (1,048,576 bytes) which is used only in accessing Read Only Memory.  The ba-
  87. sic clock frequency for the 8086 is between 4MHz and 8MHz depending on the type 
  88. of 8086 microprocessor that is used (Avtar, 20).
  89. Up until this point in the paper there have been common reoccurring phrase 
  90. such as a microprocessor containing 14 16-bit registers.  At this time in the evolution 
  91. of microprocessors come the 32-bit register, which obviously has double the capacity 
  92. to hold information for the microprocessor.  Because of this simple increase of the 
  93. register capacity we have a whole different type of microprocessor.  Although the 16-
  94. bit and 32-bit microprocessors are quite different (meaning they have more compo-
  95. nents and such), the 32-bit microprocessors will be described in the same terms as the 
  96. 16-bit microprocessors were.  
  97. The remainder of the paper will discuss the 32-bit microprocessor series.  The 
  98. external data bus is a term that will be referred to in the remainder of the paper is.  The 
  99. data bus is basically what brings data from the memory to the processor and from the 
  100. processor to the memory (Givone, 123). The data bus is similar to the registers located 
  101. on the microprocessor but are a little bit slower to access (Givone, 123).  
  102.     The first 32-bit microprocessor in the microprocessor industry that will be dis-
  103. cussed is the series 32000 family and was originally built for main-frame computers.  
  104. In the 32000 family all of the different microprocessors have the same 32-bit internal 
  105. structure; but may have external bus values such as 8, 16, or 32 bits (Mitchell, 225).  In 
  106. the 32000 family the microprocessors use only 24 of the potential 32 bit addressing 
  107. space, giving the microprocessor a 16 Mbyte address space (Mitchell, 225).  The 32-
  108. bit registers are set up so there are six 32-bit dedicated registers and then in combina-
  109. tion there are two 16-bit dedicated registers (Mitchell, 231).  Each dedicated register 
  110. has its own type of specific information that it holds for processing (Mitchell, 232).  
  111. The microprocessors oscillator (which now comes from an external source) runs at 2.5 
  112. MHz, but due to a ôdivide-by-four prescalerö the clock frequency runs at 10MHz.  
  113. There have been many new ideas put into practice to improve the 32000 series micro-
  114. processor generally and thus making it run faster and more efficient.
  115.     The next family of microprocessor which was fabricated for the microcomputer 
  116. is the MC68020 32-bit microprocessor which is based on the MC68000 family.  The 
  117. other microprocessors that are included in this family are the MC68000, MC68008, 
  118. MC68010 and the MC68012 (Avtar, 302).  Before going into the types of components 
  119. that this microprocessor contains, it should first be know that the making of  the 
  120. MC68020 has been the product of 60 man-years of designing including the manufac-
  121. turing of the High-density Complementary Metal Oxide Semiconductor giving the mi-
  122. croprocessor high speed and low resistance and heat loss (Avtar, 302).  Because of all 
  123. the work that was put into the MC68020 and its other related microprocessors, it is an 
  124. extremely complex microprocessor.  The MC68020 operates in two modes, these are 
  125. the user mode(for application programs) or the supervisor mode (the operating system 
  126. and other special functions) (Mitchell, 155).  The user and supervisor modes all have 
  127. there own specific registers to operate their functions.  The user programming has 17 
  128. 32-bit address registers, and an 8-bit register (Mitchell, 155).  Then the supervisor pro-
  129. gramming has three 32-bit, an 8-bit and two 3-bit registers for small miscellaneous 
  130. functions (Mitchell, 155).  All of these registers within the two modes are split up into 
  131. different groups which would hold different information as usual, but this set up of 
  132. registers gives the microprocessors a 20 32-bit information storing capacity.  
  133.     The next family of microprocessor is IntelÆs 80386 and 80486 families.  The 
  134. 80386 and 80486 were mostly over all better then the other microprocessors being 
  135. made by the different companies in the industry at this time, simply because Intel is 
  136. now the leading microprocessor producer in todayÆs market.  The 80386 was a product 
  137. that evolved from IntelÆs very first microprocessor, the 8-bit 8080 (Mitchell, 85).  Then 
  138. next came the earlier mentioned 16-bit 8086.  The reason why Intel did so well in the 
  139. market for microprocessors was because every microprocessor that they made was 
  140. compatible with the previous and future (Mitchell, 85).  This means that if a piece of 
  141. software worked on the 8080 then it worked on the future microprocessors and vice-a-
  142. versa.  Not only did Intel look forward but they looked back.  The main difference 
  143. between the 80386 and the other 32-bit microprocessors is the added feature of a bar-
  144. rel shifter (Mitchell, 88).  The barrel shifter allowed information to switch places mul-
  145. tiple times in the registers within a single cycle (Mitchell, 88).  The microprocessor 
  146. contains 8 general purpose 32-bit registers, but with the barrel shifter that is increased 
  147. to the equivalent of a 64-bit microprocessor.  For the most common 20MHz 80386 
  148. microprocessor the run time for each cycle is 59 nanoseconds, but for a 33MHz mi-
  149. croprocessor the cycle time is reduced to 49 nanoseconds.
  150. The next 32-bit microprocessor in market are AT&TÆs WE32100 and 32200 
  151. (Mitchell, 5).  These microprocessors also needed six peripheral chips in order to run, 
  152. these are termed: Memory Management Units, floating point arithmetic, Maths Accel-
  153. eration Units, Direct Memory Access Control, and Dynamic Rand Access Memory 
  154. Control (Mitchell, 5).  These microprocessors apart from the microprocessors all work 
  155. an important part of processing the data that comes through the microprocessor.  The 
  156. difference from this microprocessor and the others is because the WE32200 address 
  157. information over the 32-bit range with the help of a disk to work as a slow form of 
  158. memory (Mitchell, 9).  The WE32200 microprocessor runs at a frequency of 24MHz 
  159. (Mitchell, 9).
  160. The 16-bit and 32-bit microprocessors are a mere page in the great book of 
  161. processor history.  There will be many new and extremely different processors in the 
  162. near future.  A tremendous amount of  time and money have been put into the making 
  163. and improving of the microprocessor.  The improving and investment of billions of 
  164. dollars are continually going toward the cause of elaborating the microprocessors.  The 
  165. evolution of the microprocessor will continue to evolve for the better until the time 
  166. when a much faster and more efficient electronic device is invented.  This is turn will 
  167. create a whole new and powerful generation of computers. Hopefully this paper has 
  168. given the reader some insight into the world of microprocessor and how much work 
  169. has been put into the manufacturing of the microprocessor over the years.
  170.  
  171.  
  172.  
  173.  
  174.  
  175.  
  176.  
  177.  
  178. The Evolution of The Microprocessor
  179.  
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185. November 25, 1996
  186.  
  187.  
  188. Bibliography
  189.  
  190. Mitchel, H.J. 32-bit Microprocessors. Boston: CRC Press. 1986,1991
  191. Titus, Christopher A. 16-Bit Microprocessors. Indiana: Howard W. Sams & Co., Inc. 
  192. 1981
  193. Aumiaux, M. Microprocessor Systems. New York: John Wiley & Sons. 1982
  194. Givone, Donald D.; Rosser, Robert P. Microprocessors/Microcomputers. New York: 
  195. McGraw-Hill Book Company. 1980
  196. Avtar, Singh. 16-Bit and 32-Bit Microprocessors: Architecture, Software, and Interfacing 
  197. Techniques: New Jersey. Englewood Cliffs. 1991
  198.