Intel 80286 は MS-DOS上の最速CPU

1984年2月リリース
Intel 80286
Intel 80286
80286 は、Intel8086 の上位互換として開発した16ビットCPUである。
MS-DOS では、同クロックの 8086 の2.5倍のスピードで命令が実行できる高速CPUである。

同年発売された IBM PC/AT に搭載されたことで、世界的なヒット商品になる。
Intel 80286
80286のダイ
8086 はバスユニットと実行ユニットという2つのユニットが並行稼動する、のちのパイプライン処理につながる構造を持っていた。

80286 は一歩進み、バスユニット、アドレスユニット、実行ユニット、命令ユニットの4つのユニットを搭載することで高速処理を可能にしている。
80286 マイクロアーキテクチャ
80286 マイクロアーキテクチャ
80386
80386
翌年発表された 80386 は、データ/アドレスともに32ビットに拡張されたが、ユニット構造は同じ4段であったため、ビット数が増えた分だけ同クロックでは 80286 より処理速度が遅くなるという問題を抱えてしまった。
ダイナブック J-3100GS
ダイナブック J-3100GS
Intelは 80286 の生産ライセンスを他社に与えていたが、MS-DOS を使っている限りにおいて 80286 が最速であったため、最初、80386 の販売数が伸び悩むというジレンマを抱えることになる。

わが家では、ダイナブック J-3100GS で初めて 80286 の恩恵に浴することになる。

メモリ領域の拡張

IBM PC/AT
IBM PC/AT
1984年(昭和59年)、IBMは IBM PC の後継機として PC/AT を発売する。CPUとして 80286 を搭載した。
IBM PC では物理メモリ00000~9FFFFhの640Kバイトがメインメモリ容量領域として予約されていた。そこから上の領域はUMA(Upper Memory Areaと呼ばれ、拡張カードやシステムBIOS ROM用領域、ビデオメモリとして予約されていた。
Lotus 1-2-3
Lotus 1-2-3
PC/AT もこれを踏襲したが、表計算ソフト Lotus 1-2-3 などのビジネス向けアプリケーションが登場すると、640Kバイトのメモリ領域では不足するようになってきた。
80286 のプロテクトモードを使えば物理空間を16Mバイトまで増やせるが、いかんせん、MD-DOSがリアルモードにしか対応していない。
EMS
EMS
ハードウェアEMSボード
ハードウェアEMSボード
そこで、ロータス、インテル、マイクロソフトの3社は共同で、メモリ拡張規格 EMS(Expanded Memory Specification)を提唱した。1987年(昭和62年)10月のLIMS EMS 4.0が定着し、製品化されてゆく(LIMSはロータス、インテル、マイクロソフトの頭文字)。
これは、UMAに16KB×4ブロックのページフレームと呼ばれる領域を設け、ここに1Mバイトより上のアドレスをマッピングするという規格だった。最大32Mバイトを割り当てることが出来た。
XMS
XMS
メモリバンク切り替え機能を持つ専用メモリカードを拡張バスに接続するハードウェアEMSと、80286 のプロテクトモードでEMSのエミュレーションを行うソフトウェアEMSがあった。
しかし、80286 はプロテクトモードからリアルモードに復帰するという命令がなく、いちいちリセットしなければならなかった。このオーバーヘッド時間が大きく、実際に国内で普及したのはハードウェアEMSで、各社から専用メモリボードが販売された。
80386 以降の32ビットCPUには仮想86モードが搭載されており、これを使ってEMSを実現する仮想86EMSがあった。
80286(ピン配置)
80286(ピン配置)
その後、マイクロソフトは XMS (eXtended Memory Specification)というメモリ拡張規格を策定し、MS-DOSバージョン5.0で正式にサポートした。HMA (High Memory Area)、EMB (Extended Memory Block)、UMB(Upper Memory Blocks)の3つから成り、とくにEMBでは64Mバイト以上のメモリに対応し、EMSの欠点を克服した。
80286(ピン配置)
80286(ピン配置)
リアルモードでは、アドレスはセグメントとオフセットで計算される。8086 のアドレスは20ビットであるため、0FFEFh~0FFFFhの間を表現できない。一方、80286 は24ビットあるので、0FFEFh~10FFEFhが表現できる。IBMは IBM PCPC/AT の互換性を保つため、この64Kバイトのメモリ空間を無効化すべく、A20ピンを無効化していた(A20マスク)。これを有効化したのが HMA である。

主要スペック

項目 仕様
メーカー Intel
発売開始 1984年
トランジスタ数 13.4万
データバス 16ビット
アドレスバス 24ビット
物理メモリ リアルモード 1MB/プロテクトモード 16MB
CPUクロック 8~12MHz
プロセスルール 1.5μm
ソケット PGA68
最大消費電力 3.3W

参考サイト

(この項おわり)
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