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2025-01-17T01:18:22Z

Peripheriebausteine: Bild

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{{Infobox Mikroprozessor
|Name = Intel 80286
|Bild = KL Intel i286.jpg
|Untertitel = Intel CPU 80286 im [[Pin Grid Array|PGA]]-Gehäuse für 8 MHz
|Produktionsbeginn = 1982
|Produktionsende = frühe 1990er
|minimal = 4
|maximal = 25
|minimal-Einheit = MHz
|maximal-Einheit = MHz
|FSB-minimal =
|FSB-maximal =
|strukturgröße-von = 1,5 µm, NMOS
|strukturgröße-bis =
|Produzent1 = [[Intel]]
|Produzent2 = [[AMD]]
|Produzent3 = [[IBM]]
|Produzent4 = Harris (Intersil)
|Produzent5 = Siemens AG
|Produzent6 = Fujitsu
|Kern1 =
|Kern2 =
|Sockel1 = PGA, CLCC und PLCC 68-Pin
|Sockel2 =
|Befehlssatz = [[x86-Architektur|x86]], [[16-Bit-Architektur|16-Bit]]
|Mikroarchitektur =
|prev = Intel 80186
|next = Intel 80386
}}

Der '''Intel 80286''', auch ''[[iAPX]] 286'' oder ''Intel 286'', war ein [[x86-Prozessor|x86]]-[[Mikroprozessor]] mit [[16-Bit-Architektur]] des Unternehmens [[Intel]], der am 1. Februar 1982 als Nachfolger des [[Intel 8086|8086]] auf den Markt kam. Der 286er – wie der 80286 häufig auch genannt wird (gesprochen Zweisechsundachtziger) – wurde zunächst in Büro-Mikrocomputeranlagen eingebaut, die unter [[Unix]] liefen. 1984 brachte dann das Unternehmen [[IBM]] den [[IBM Personal Computer/AT|PC/AT]] auf 80286-Basis als Nachfolger des [[IBM Personal Computer XT|PC XT]] heraus. Fast ausschließlich durch die PC/AT-Computer und deren [[IBM-PC-kompatibler Computer|kompatible Nachbauten]] fand der 80286 Verbreitung.

== Geschichte ==
Der Intel 80286 erschien 1982 auf dem Markt, kurz nach dem Erscheinen des ersten [[IBM Personal Computer]] und vier Jahre nach dem [[Intel 8086|8086]]. Er stellt eine komplette Überarbeitung des 8086 dar, die Anzahl der verbauten Transistoren stieg um den Faktor 4,62. Er weist bei gleicher Taktfrequenz etwa die 3- bis 4-fache Leistung gegenüber einem 8086 auf. Die ersten Versionen waren noch vergleichsweise langsam mit 4 MHz, 6 MHz und 8 MHz getaktet, spätere Versionen erlaubten Taktfrequenzen bis 12,5 MHz. AMD und Harris stellten später auch CPUs mit 16 MHz, 20 MHz und 25 MHz her. Technologisch setzt er letztmals auf einen [[NMOS-Logik|NMOS-Prozess]] mit 1,5 µm [[Technologieknoten|Strukturbreite]]. Spätere Prozessoren wie auch Nachbauten des 80286 durch Intersil und Fujitsu wechselten zum stromsparenderen [[Complementary metal-oxide-semiconductor|CMOS-Prozess]].

== Architektur ==
[[Datei:80286 arch.png|mini|hochkant=2.6|'''Intel 80286''': Funktionsblockschaltbild]]

Grundlegende Unterschiede in der Architektur zum 8086:
* kein gemultiplexter Adress/Datenbus mehr (8086: Daten- und Adressbus gemultiplext)
* Schnellere Speicherzugriffe: 2 Takte (8088 und 8086: 4 Takte)
* zusätzlicher Adder für Adressberechnung (8086: normale [[Arithmetisch-logische Einheit|ALU]] wurde zur Adressberechnung genutzt, 4 Takte zusätzlich bei einfachen Adressberechnungen <code>[BP+SI]</code>, 8 Takte bei doppelten <code>[BP+SI+nn]</code>)
* Hardware-Multiplizierer, 16 Bit-Multiplikation in 21 Takten (8086: 118–133 Takte, Z80: 214–667 Takte in SW<ref>{{Internetquelle |url=http://z80-heaven.wikidot.com/advanced-math#toc15 |titel=Z80: Advanced Math > Multiplication, base case |werk=z80-heaven.wikidot.com |datum=2021-03-21 |sprache=en |abruf=2022-11-18}}</ref>)
* Hardware-Dividierer, 16 Bit-Division in 22 Takten (8086: 144–162 Takte)
* schnellerer Shifter (aber noch keinen Barrel-Shifter), 1 Takt pro [[Bitweise Verschiebung|Verschiebung]] (8086: 4 Takte)
* Zusätzliche Befehle: Verschiebe-Befehle: <code>ROR</code>/<code>ROL</code>/<code>RCR</code>/<code>RCL</code>/<code>SAL</code>/<code>SAR</code>/<code>SHL</code> ''immediate'', <code>MUL</code> ''immediate'', <code>PUSH</code> ''immediate'', <code>PUSHA</code>/<code>POPA</code>, <code>ENTER</code>/<code>LEAVE</code>, <code>INS</code>/<code>OUTS</code>, <code>BOUND</code>
* Unterstützung eines Protected Mode, der physisch bis zu 16 MiB und logisch bis zu 512 MiB (8191 Segmente à 64 KiB) adressieren konnte.
* 4 weitere Adressleitungen <code>A20</code> bis <code>A23</code> zur Adressierung von 16 MiB statt 1 MiB
* Gleitkommabefehle für den 80287 erfordern keine Synchronisation mittels <code>FWAIT</code> mehr.
* Geschwindigkeitsgewinn des 80286 gegenüber 8088 (taktbereinigt): ca. 3,5 bis 4
* Geschwindigkeitsgewinn des 80287 gegenüber 8087 (taktbereinigt): ca. 1 bis 1,15 (interne Verarbeitungsgeschwindigkeit identisch, schnellerer Bus)

== Features ==

=== Protected Mode ===
[[Datei:Intel 80286 die.JPG|mini|hochkant=1.3|Prozessorkern (Die) eines Intel 80286 (8 MHz)]]

Bezüglich seines Befehlssatzes ist der 80286 abwärts[[Kompatibilität (Technik)|kompatibel]] zum 8086, er führte aber einen zusätzlichen Betriebsmodus ein: den [[Protected Mode]]. Der zum 8086 abwärtskompatible Betriebsmodus erhielt die Bezeichnung [[Real Mode]]. Die Bezeichnung Real Mode wurde derart geläufig, dass sogar bis heute häufig über den 8086 und dessen Bruder 8088 vereinfachend gesagt wird, sie würden im Real Mode laufen, denn im Real Mode war der 80286 fast vollständig softwarekompatibel zum 8086 – einschließlich der Beschränkung auf 1 [[Binärpräfix|MiB]] [[Adressraum]].

Der Protected Mode dagegen erlaubt es, über den 24 Bit breiten [[Adressbus]] bis zu 16 MiB zu adressieren. Die Beschränkung auf maximal 64 KiB große Segmente blieb jedoch auch in diesem Betriebsmodus bestehen – alle Adressregister waren nach wie vor nur 16 Bit breit. Allerdings konnte ein Segment auf eine nahezu beliebige Adresse im 24-Bit-Adressraum gelegt werden. Nur so erschloss sich für Programmcode der gesamte Adressraum. Durch die Speicherverwaltungsmöglichkeit des Protected Modes steht ein virtueller Speicher von knapp 1 GiB (16383 Segmente zu max. 64 KiB) zur Verfügung. Siehe dazu auch [[Protected Mode#16-Bit Protected Mode|16-Bit Protected Mode]].

Der Protected Mode unterstützte [[Multitasking]], [[Speicherschutz]] und weitere, im Real Mode nicht verfügbare Erweiterungen. Obwohl der Protected Mode schwieriger zu programmieren war als der Real Mode, bot er eine Vielzahl von Vorteilen und neuen Möglichkeiten. Die Entwickler von Intel glaubten, dass alte Programme, die sich an gewisse Regeln hielten, unverändert im neuen Modus laufen würden. In der Praxis zeigte sich jedoch, dass aufgrund vieler Probleme mit der PC-Architektur und dem Betriebssystem [[MS-DOS]] fast keine Real-Mode-Programme im Protected Mode lauffähig waren. [[Bill Gates]] bezeichnete den 80286 auch als ''hirnlosen Chip'', da die CPU in einer [[Windows]]-Umgebung nicht mehrere MS-DOS-Programme gleichzeitig abarbeiten konnte.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.computerwoche.de/g/die-geschichte-der-x86-cpus,40433,3 |titel=Die Geschichte der x86-CPUs – Intel 286 |werk=computerwoche.de |sprache=de |abruf=2009-08-03}}</ref> Dies wurde erst im Nachfolger [[Intel 80386|80386]] ermöglicht, der dafür einen eigenen Betriebsmodus, den [[Virtual 8086 Mode]] bekam.

Die CPU konnte zwar relativ einfach in den Protected Mode geschaltet werden – der Weg zurück war jedoch nur über einen Reset möglich oder durch Benutzen eines undokumentierten Befehles ([[Real Mode#Der LOADALL-Trick|LOADALL]] 0x0F05 – lade alle Prozessorregister aus dem Speicher).<ref>http://www.rcollins.org/articles/loadall/tspec_a3_doc.html ''The LOADALL Instruction'' by Robert Collins</ref><ref>http://www.rcollins.org/articles/pmbasics/tspec_a1_doc.html ''Protected Mode Basics'' by Robert Collins</ref><ref>https://docs.pcjs.org/manuals/intel/80286/80286_LOADALL.pdf Undocumented jAPX 286/Test Instruction Intel 286 LOADALL Paper</ref> Es wurde viel spekuliert, warum Intel keine einfachere Möglichkeit bot, vom Protected Mode in den Real Mode zurückzukehren – die am häufigsten angeführten Gründe sind:
* Intel betrachtete den Protected Mode als derart überlegen, dass niemand in den Real Mode würde zurückschalten wollen.
* Ein entsprechender Befehl sei vorgesehen gewesen, er habe jedoch nicht richtig funktioniert und wurde vor Markteinführung kurzfristig stillgelegt.
* Ein Designfehler an der [[Mikroarchitektur]] des 80286 habe ein problemfreies Zurückschalten nicht ohne tiefgreifende Veränderungen an dieser ermöglicht.
* Die Implementierung des Befehls wurde schlicht und einfach vergessen.

<gallery widths="220" heights="180">
Intel 80286 68pin plastic 10mhz 2007 03 27.jpg|Intel 80286 mit 10 MHz (PLCC-Gehäuse)<ref>{{Literatur |Titel=80286 and 80287 Programmer’s Reference Manual |Hrsg=Intel Inc. |Verlag=Intel Literature Sales |Ort=Santa Clara, CA (USA) |Datum=1987 |Sprache=en |ISBN=1555120555 |Online=http://www.bitsavers.org/components/intel/80286/210498-005_80286_and_80287_Programmers_Reference_Manual_1987.pdf |Format=PDF |KBytes=27285 |Abruf=2021-03-14}}</ref>
80286-processor-made-in-austria.jpg|Siemens SAB 80286 (PLCC-Gehäuse)
KL IBM 80286.jpg|IBM 80286 für 8 MHz (PGA-Gehäuse)
</gallery>

=== Memory Extender ===
1987, mit [[Microsoft Windows 2.x|Windows 2.1]], realisierte das Unternehmen [[Microsoft]] zum ersten Mal einen sogenannten ''Memory-Extender'', der den Protected Mode des 80286 zu Hilfe nahm. Mit solchen Memory-Extendern kann aus DOS heraus Speicher oberhalb der 1-MiB-Grenze und des [[High Memory Area|High Memory]], das sogenannte [[Extended Memory Specification|Extended Memory]] genutzt werden.

1988 wurde dieser Zugriff standardisiert. Der Standard hieß [[Extended Memory Specification|XMS]]. Die Memory-Extender hießen XMS-Extender. Der bekannteste unter ihnen wurde der ab 1990 mit DOS 5.0 mitgelieferte Extender [[HIMEM.SYS]].

=== DOS-Extender und Windows ===
Ab 1990 kamen dann auch [[DOS-Extender]] zur verbesserten Nutzung des Protected Mode der 80286- und [[80386]]-Prozessoren auf.

Bis Windows 3.0 wurde der [[Windows 3.x#Real Mode|Real Mode]] des [[IBM Personal Computer XT|PC XT]] ([[8086]]/[[8088|88]]) unterstützt, bis Windows 3.1 der [[Windows 3.x#Standard Mode|Standard Mode]] (d. h. der 16-Bit-[[Protected Mode|Protected-Mode]]) des AT (80286). [[Microsoft Windows 3.1#Windows für Workgroups 3.11|Windows für Workgroups 3.11]] lief allerdings nur noch im [[Windows 3.x#Enhanced Mode|Enhanced Mode]] (d. h. 32-Bit-Protected-Mode), der einen [[Intel 80386|80386]]-Prozessor oder höher erfordert.<ref>{{Internetquelle |autor=Raymond Chen |url=https://devblogs.microsoft.com/oldnewthing/20100517-00/?p=14013 |titel=If Windows 3.11 required a 32-bit processor, why was it called a 16-bit operating system? |werk=devblogs.microsoft.com |datum=2010-05-17 |sprache=en |abruf=2012-02-05}}</ref> Ebenso setzte [[Microsoft Windows 95|Windows 95]] einen [[Intel 80386|80386]]-Prozessor oder besser voraus.

=== Unix ===
Das bereits zuvor von [[Microsoft]] und [[SCO Group|SCO]] auf den [[Intel 8086|8086]] [[Portierung (Software)|portierte]] [[Unix]] [[System V]] erschien 1985 als ''[[Xenix]] 286 System V Release 2.0'' auch für den 80286.<ref>{{Literatur |Autor=Fred Hantelmann |Titel=LINUX für Durchstarter |Auflage=2 |Verlag=Springer-Verlag |Datum=1999 |Kapitel=2. Entwicklung von Unix |Fundstelle=2.3 PC-Unix-Varianten |Seiten=16 |ISBN=978-3-540-65215-1 |Online={{Google Buch |BuchID=3CSmBgAAQBAJ |Seite=16}} |Zitat=Kurz nach der breiten Verfügbarkeit von Intel 80286 Prozessoren stellte SCO im Jahre 1985 das Xenix-286 System V Release 2.0 vor. Aufgrund starker Inanspruchnahme des Prozessors allein für die Steuerung des Betriebssystems hatte es diese Implementierung jedoch zunächst schwer, mit dem auf demselben Prozessortyp etablierten MS-DOS zu konkurrieren.}}</ref> Auch [[Coherent (Betriebssystem)|Coherent]] lief auf dem 80286, jedoch konnte PC-Unix erst mit dem 80386 auf der [[x86-Architektur]] richtig Fuß fassen.

== Technische Daten ==
* Max. adressierbarer Speicher: 16 MiB
* Verarbeitungsbreite: 16 Bit
* Datenbus: 16 Bit
* Adressbus: 24 Bit
* L1-Cache: nicht vorhanden
* L2-Cache: nicht vorhanden
* Bauform: [[Pin Grid Array|PGA]], [[Plastic Leaded Chip Carrier|PLCC]] oder LCC mit 68 Pins
* Betriebsspannung ([[VCore]]): 5 V
* Erscheinungsdatum: 1982
* Fertigungstechnik: 1,5 µm
* [[Die (Halbleitertechnik)|Die-Größe]]: 47 mm² bei 134.000 Transistoren
* max. Taktfrequenzen:
** {{0}}4 MHz: nur für kurze Zeit erhältlich, externer Takt: 8 MHz
** {{0}}6/8/10/12/16 MHz
** 20 MHz: nur [[Harris Semiconductor|Harris]]/[[Intersil]] CS80C286-20 und AMD N80C286-20
** 25 MHz: nur Harris/Intersil CS80C286-25

== Peripheriebausteine ==
[[Datei:Siemens SAB8228x.jpg|mini|Siemens SAB82284, SAB82288 und SAB 82289 (im [[Deutsches Museum|Deutschen Museum]])]]
* [[Intel 82284]]: Taktgeber
* [[Intel 82288]]: Bus-Controller
* [[Intel 82289]]: Bus-Arbiter

== Siehe auch ==
* [[Am286]], Kopie von [[AMD]], produziert ab 1986.
* [[U80601]], [[Deutsche Demokratische Republik|DDR]]-Nachbau aus dem [[Kombinat Mikroelektronik Erfurt]], produziert ab 1989.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=C. Vieillefond
|Titel=Programmierung des 80286
|Verlag=SYBEX Verlag
|Datum=1987
|ISBN=3-88745-668-8}}

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
* [https://cpu-collection.de/?l0=co&l1=Intel&l2=80286 Intel 80286] – Informationen und Fotos der verschiedenen Versionen bei cpu-collection.de (englisch)
* [http://www.askos.de/ram ''Aus Anlaß 20 Jahre PC-Programmierung: Wie kriege ich Hauptspeicher?'']

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Intel-Mikroarchitekturen}}
{{Navigationsleiste Intel-Prozessoren}}

[[Kategorie:Intel-Prozessor|#:::::80286]]

Intel 80286 - Versionsgeschichte

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