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2024-12-07T08:08:40Z

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{{Infobox Mikroprozessor
|Name = Intel 8087
|Bild = Intel 8087.jpg
|Untertitel = Intel 8087
|Produktionsbeginn = 1980
|Produktionsende = 1990er
|minimal = 5
|maximal = 10
|minimal-Einheit = MHz
|maximal-Einheit = MHz
|FSB-minimal =
|FSB-maximal =
|größe-von =
|größe-bis =
|Produzent1 = [[Intel Corporation|Intel]]
|Produzent2 = [[AMD]]
|Produzent3 = [[NEC Corporation|NEC]]
|Produzent4 = Siemens AG
|Produzent5 = Mitsubishi
|Kern1 =
|Kern2 =
|Sockel1 = 40-pin DIP
|Sockel2 =
|Befehlssatz = 16 Bit [[X86-Prozessor|x86]]
|Mikroarchitektur =
|next = Intel 80287
|prev =
}}

[[Datei:Intel 8087.svg|mini|Pinbelegung des 8087]]
Der '''Intel 8087''' ist eine in [[NMOS-Logik|NMOS]]-Technologie ([[HMOS|HMOS III]], 3 µm)<ref name="cpu_galaxy" /> gefertigte [[Gleitkommaeinheit]] (englisch ''floating point unit'', kurz FPU). [[Intel]] entwickelte den 8087 im Jahr 1980 als [[x87]]-Koprozessor für die [[8086]]-, [[8088]]-, [[80186]]- und [[80188]]-Prozessoren.

== Eigenschaften und Verwendung ==
Der 8087 ist die erste von Intel entworfene Gleitkommaeinheit für 16-Bit-Prozessoren. Er entlastet den Hauptprozessor bei [[Gleitkommazahlen]]-Berechnungen. Ohne Koprozessor lösen diese Gleitkommabefehle eine CPU-Exception aus, die für hauptprozessorbasierte Software-Emulation des Koprozessors durch Programme oder durch das Betriebssystem genutzt werden können. Rechnungen mit Einsatz des 8087 sind 75- bis 100-mal schneller als bei emuliertem Koprozessor.<ref name="AP_258" /> Der 8087 enthält 45.000 Transistoren, hat 68 Befehle und es gibt ihn für Taktfrequenzen bis 5 (8087), 8 (8087-2) oder 10 MHz (8087-1).<ref name="cpu_galaxy" />

Alle Modelle des 8087 wurden mit einem 40-poligen [[Dual in-line package]] (DIP) ausgeliefert und arbeiten bei einer Betriebsspannung von 5 [[Volt (Einheit)|V]], die maximale Leistungsaufnahme betrug etwa 2,38 W (475 mA, bei 10 MHz)<ref>https://www.cpu-world.com/CPUs/8087/Intel-D8087-1.html</ref> und lag damit über den max. 1,84 W des Intel 8086 (bei 8 MHz). Im Gegensatz zu späteren Koprozessoren, wie dem [[80287]], musste der 8087 mit der gleichen Frequenz wie die CPU getaktet werden. Die folgende Tabelle listet die, ebenfalls von späteren FPUs abweichende, Produktbezeichnung und deren maximale Taktfrequenzen auf:

{| class="wikitable float-right"
! Modell<ref name="cpu_galaxy" /> !! max. Takt
|-
| Intel 8087 || {{0}}5 MHz
|-
| Intel 8087-1 || 10 MHz
|-
| Intel 8087-2 || {{0}}8 MHz
|-
| Intel 8087-3 || {{0}}4 MHz
|-
| Intel 8087-6 || {{0}}6 MHz
|}

<gallery mode="packed" widths="280" heights="240" style="text-align:left;">
Intel 8087 arch.svg|Architektur des Intel D8087 bzw. Intel D80287
Intel 8087 die.JPG|Foto des [[Die (Halbleitertechnik)|Dies]] eines Intel D8087
</gallery>

Auf dem [[Motherboard]] des [[IBM-PC]] befindet sich ein freier IC-Sockel, in den ein 8087 zur Aufrüstung gesteckt werden kann.

Der 8087 konnte auch in den [[Bridgeboard]]s für den [[Amiga]] verwendet werden. Der 8087 wurde zu einem Zeitpunkt entwickelt, in dem der [[IEEE 754]]-Standard zur Darstellung festgelegt wurde.

Nachfolgemodelle des 8087 sind der [[80287]], [[i387]] und [[X87#80487|i487]]. Seit dem [[i486DX]] haben Intel-Prozessoren eine integrierte Gleitkommaeinheit.

== Gleitkomma-Operationen in Programmen ==
Zu Zeiten des 8086 kam ein Großteil der Programme ohne Gleitkomma-Operationen aus, für einen weiteren Teil spielten Gleitkomma-Operationen nur eine geringe Rolle, die Anwesenheit einer FPU wurde meist nicht beachtet. Betriebssysteme wie [[MS-DOS]] nutzten nur Ganzzahlarithmetik und stellten keine Emulation zur Verfügung.
Es gab allerdings auch FPU-Emulatoren, die als Gerätetreiber oder [[TSR-Programm]] geladen werden konnten und dann allen Anwendungsprogrammen zur Verfügung standen.

Für die Einbindung von Programmen mit signifikanten Gleitkommaanteilen (CAD-Programme, selbst geschriebene Rechenprogramme) gab es mehrere Möglichkeiten:
* Die Programme setzten eine FPU voraus, ohne FPU waren sie nicht lauffähig. Für Prozessoren ab dem 80286 gab es FPU-Software-Simulatoren, die vorher als TSR-Programme zu installieren waren und die solche Programme lauffähig machten, natürlich bei teilweise drastisch reduzierter Performance.<ref>Beim 8086 war diese nicht möglich, dieser blieb bei Abarbeitung eines WAIT/FWAIT hängen und Gleitkommabefehle konnten bei Fehlen eines Koprozessores keine Exception auslösen. Dieses Feature kam erst bei 80286 dazu, dort musste dafür im <abbr title="Maschinenstatuswort, ab 80286">MSW</abbr> Bit 2 gesetzt werden ('''EM'''ulation) und Bit 1 ('''M'''ath '''P'''resent) zurückgesetzt werden. Man findet diesen Hinweis auch in der Dokumentation von Software-Simulatoren, z. B. hier in der Doku zum EM87-Emulator <code style="font-size:64%;">
EM87 V1.46/9/90 
========= 
This program fully emulates the 8087 math coprocessor on 80286 
and 80386 based computers. This is useful to run software that requires 
the 8087/80287/80287. This program does not emulate the 80287/80387 
extensions to the 8087 instruction set, but most software I have seen 
only uses the 8087 instructions to be PC/XT compatible. Please note that 
floating point emulation is MUCH slower than the real thing (but also 
much cheaper!). 
Unfortunately, this method of emulation does not work on the 8088 
and 8086 based computers because these processors do not have emulation 
support built in.</code></ref>
* Gleitkommabefehle wurden als Funktionsaufrufe einkodiert. Eine eventuell vorhandene FPU wurde zumindest in diesem Compilat nicht berücksichtigt. Ohne FPU war die Performance allerdings deutlich besser als die aller FPU-emulierenden Versionen, da die Laufzeitinterpretation einer Emulation einen erheblichen Aufwand verursachte, der sich bei Installationen von Speichermanagern wie HIMEM.sys oder EMM386.sys noch mal deutlich erhöhte.
* Die Programme wurden mit FPU-Code kompiliert. Eine fehlende FPU erzeugte Exceptions, die vom Programm selbst abgefangen und emuliert wurden (ab 80286).
* Die Programme reservierten 11 IRQs und bauten anstelle von FPU-Code IRQ-Code ein. Während der Laufzeit wurde der Code je nach FPU (keine, 8087, 80287+) entweder als IRQ belassen, in 8087-kompatiblen Code mit notwendigen FWAITs umgepatcht oder in 80287-kompatiblen Code ohne FWAIT umgepatcht.
:{| class="wikitable" style="font-size:75%; line-height:110%;"
! Opcodes !! Compilat !! Emulation !! 8087 !! 80287+
|-
| Gleitkommabefehl <code>D8 xx ...</code> || <code>CD 34 xx ...</code> || <code>CD 34 xx ...</code> || <code>9B D8 xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 D8 xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>D9 xx ...</code> || <code>CD 35 xx ...</code> || <code>CD 35 xx ...</code> || <code>9B D9 xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 D9 xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>DA xx ...</code> || <code>CD 36 xx ...</code> || <code>CD 36 xx ...</code> || <code>9B DA xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 DA xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>DB xx ...</code> || <code>CD 37 xx ...</code> || <code>CD 37 xx ...</code> || <code>9B DB xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 DB xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>DC xx ...</code> || <code>CD 38 xx ...</code> || <code>CD 38 xx ...</code> || <code>9B DC xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 DC xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>DD xx ...</code> || <code>CD 39 xx ...</code> || <code>CD 39 xx ...</code> || <code>9B DD xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 DD xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>DE xx ...</code> || <code>CD 3A xx ...</code> || <code>CD 3A xx ...</code> || <code>9B DE xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 DE xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Gleitkommabefehl <code>DF xx ...</code> || <code>CD 3B xx ...</code> || <code>CD 3B xx ...</code> || <code>9B DF xx ...</code> (<code>FWAIT</code> + Opcode) || <code>90 DF xx ...</code> (<code>NOP</code> + Opcode)
|-
| Segment Override <code>36</code>, <code>2E</code>, <code>26</code>: <code>SS:</code>, <code>CS:</code>, <code>ES:</code>, gefolgt von weiterem Opcode
| <code>CD 3C pp</code>, <code>''CD 3y ...''</code>
| <code>CD 3C pp</code>, <code>''CD 3y ...''</code>
| <code>90 90 ''9B''</code>, <code>pp ''Dy'' ...</code> (2× <code>NOP</code> + ''<code>FWAIT</code>'', Prefix + ''nächster Opcode'')<ref>Segment Overrides werden vor den nächsten Gleitkomma-Maschinenbefehl verschoben, das direkt davor stehende <code>FWAIT</code> kommt an das Ende dieses Befehls.</ref>
| <code>90 90 ''90''</code>, <code>pp ''Dy'' ...</code> (2× <code>NOP</code> + ''<code>NOP</code>'', Prefix + ''nächster Opcode'')<ref>Segment Overrides werden vor den nächsten Gleitkomma-Maschinenbefehl verschoben, das direkt davor stehende <code>NOP</code> kommt an das Ende dieses Befehls.</ref>
|-
| Synchronisation CPU wartet auf FPU: <code>9B</code> <code>FWAIT</code>
| <code>CD 3D</code> || <code>90 90</code> (2× <code>NOP</code>) || <code>90 9B</code> (<code>NOP</code> + <code>FWAIT</code>) || <code>90 9B</code> (<code>NOP</code> + <code>FWAIT</code>)
|-
| Spezialbefehle von Borland für sin, cos, exp, log, ...<ref>http://fd.lod.bz/rbil/interrup/runtime/3e.html</ref>
| <code>CD 3E ss xx</code> || <code>CD 3E ss xx</code> || ?? || ??
|}

== Literatur und Datenblätter ==
* Christian Reinsch: ''Der Arithmetik-Prozessor INTEL 8087: eine komplette Implementierung des vorgeschlagenen IEEE-Standards für Gleitpunktarithmetik'', „Elektronische Rechenanlagen“, 23 (1981), Heft 4, S. 173–178 ([[doi:10.1524/itit.1981.23.16.173]]).
* Datenblatt: [http://archive.pcjs.org/pubs/pc/datasheets/8087-FPU.pdf ''8087 Math Coprozessor''], Intel Corporation, Oktober 1989.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Intel 8087}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="cpu_galaxy">
[http://www.cpu-galaxy.at/CPU/Intel%20CPU/Coprozessor/Intel%208087%20Section.htm Intel 8087 – Sammler-Webseite mit vielen Bildern]
</ref>
<ref name="AP_258">
{{Literatur
|Autor=Steve Farber
|Hrsg=Intel Corporation
|Titel=High Speed Numerics with the 80186/80188 and 8087
|Band=APPLICATION NOTE 258
|Datum=1986
|Sprache=en
|Online=http://www.nj7p.org/Manuals/PDFs/Intel/231590-001.pdf
|Format=PDF
|KBytes=270}}
</ref>
</references>

[[Kategorie:Intel-Prozessor|#::::8087]]

Intel 8087 - Versionsgeschichte

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