El IBM Personal
Computer/AT
El IBMPersonal Computer/AT, denominado popularmente IBM AT y a veces PC AT o PC/AT,
fue el PC de segunda generación de IBM, diseñado en torno a un microprocesador
Intel
Las
siglas AT significaban "Advanced Technology" («Tecnología Avanzada»)
debido a que el AT incorporaba varias tecnologías novedosas que eran nuevas en
los computadores personales, como el modo protegido del procesador Intel 80286,
o las disqueteras de 5 1/4 pulgadas de alta densidad (1.2 MB), que más tarde se
convertirían en un estándar de la industria.
Se
lanzaron dos modelos: el PC/AT Model 1 de 256 KiB de RAM, dos disqueteras y un
pantalla en color) y el PC/AT Model 2 (512 KiB de RAM, una disquetera, disco
duro y pantalla en color). Los precios partían de los 5.2951 dólares para la
configuración básica y podían llegar a unos $90002 en las configuraciones más
avanzadas.
El PC/AT
fue revolucionario, pero fue la última vez que IBM consiguió imponer un
estándar en la industria de los clónicos "compatible PC". Con su
sucesor, el Personal System/2, intentó estandarizar -sin éxito- su bus Micro
Channel, pero debido al elevado coste de la licencia, los grandes fabricantes
optaron por crear su propia arquitectura, EISA. Con el cese en la producción
del AT, se paralizó la compatibilidad con los clónicos, hasta que IBM cesó la
producción de su PS/2 y adoptó los estándares impuestos por los demás
fabricantes.
Características
·
Fue el primer sistema
basado en el Intel 80286 o 286. El 286 soporta dos modos de operación: modo
real y modo protegido. El modo real emula el entorno básico de ejecución del
8088/8086 con 1 MB de espacio de direccionamiento, lo cuál le otorga
compatibilidad con el software para IBM PC/PC XT. En el modo protegido, se
proporciona soporte para entornos multitarea. El espacio completo de 16 MB (16
MiB) y 1 GB (GiB) de memoria virtual también se soporta en el modo protegido.
·
AT-Bus: la placa base
del AT cuenta con un bus de datos de 16 bits y un bus de direcciones de 24 bits
que era retrocompatible con las tarjetas de expansión de los IBM PC/PC XT (con
un bus de datos de 8 bits y un bus de direcciones de 20 bits).
·
15 IRQs configurables
y 7 canales DMA (frente a las 8 IRQs y 4 DMAs del IBM PC). Las IRQ de 8 a 15 cuelgan en cascada de la IRQ 2, lo que deja 15 activas
en lugar de 16; similarmente, se empleó un chip DMA 8237 en configuración
"esclavo" para controlar las transferencias de 8 bits (canales 0 a 3), colgando del canal 4 de
otro 8237 encargado de las operaciones de 16 bits (canales 5, 6 y 7), quedando
así un total de 7 canales activos (en lugar de 8).
·
Un máximo de 15 MB de
memoria RAM gracias al bus de direcciones de 24 bits. Por el contrario, el PC
original sólo soportaba 640 KB. Si se instalaba más de 640 KB de RAM en el AT,
la memoria adicional por encima de esos 640 KB se remapeaba por encima de 1 MB
(memoria extendida).
·
Se integró una batería
de 6v para alimentar el reloj del sistema (Reloj en Tiempo Real o Real Time
Clock) y 50 bytes de memoria CMOS para almacenar los parámetros de la BIOS ; el IBM PC requería
configurar manualmente la fecha y hora con los comandos Time y Date, o bien una
tarjeta de expansión con RTC, para evitar el 01-01-80 por defecto.
·
El ordenador incluía
un nuevo teclado de 84 teclas (siendo la última SysRq) similar a los que se
usan actualmente, con teclas de cursor, un teclado numérico separado del resto
de teclas e indicadores LED para Caps Lock/Scroll Lock/Num Lock. Usaba el mismo
conector DIN 5 que el IBM PC y era eléctricamente compatible con el mismo, pero
generaba diferentes señales de entrada. Más adelante, se sustituyó por un
teclado de 101/102 teclas (Enhanced keyboard).
·
Introdujo una nueva
disquetera de 5 1/4" de alta densidad y disquetes de 1.2 MB (HD), más del
triple de capacidad que los disquetes de 360 KB del IBM PC de primera
generación.
·
Disco duro de 20 MB
con un tiempo de respuesta de 40 ms, el doble de rápido que el disco de 10 MB
con el que contaba el PC XT. Desafortunadamente, las primeras unidades tenían
muchos problemas de fiabilidad.
·
Microsoft e IBM
lanzaron una nueva versión (3.0) de DOS para soportar las nuevas
características del PC/AT: la nueva unidad de disquetes de 5.25" (1.2 MB),
las nuevas capacidades de disco (20 MB y más), etc.
B) Descripción de la Arquitectura del
Microprocesador (registros generales, program counter, stack, etc.).
El rendimiento del 80286 por ciclo de reloj es
más del doble que el de sus predecesores, el Intel 8086 y el Intel 8088. De
hecho, el aumento del rendimiento por ciclo de reloj puede ser el mayor entre
las diferentes generaciones de procesadores x86. El cálculo de los modos de
direccionamiento más complejos (como base + índice) utilizaba menos ciclos de
reloj porque era realizado por un circuito especial en el 286; el 8086 tenía
que realizar el cálculo de la dirección efectiva en la ALU general, lo cual tomaba
muchos ciclos. Además, las operaciones matemáticas complejas (como MUL/DIV)
tomaban menos ciclos que en el 8086.
Al tener
un bus de direcciones de 24 bits, es capaz de direccionar hasta 16 MiB de
memoria RAM, mientras que el 8086 solo puede direccionar 1 MiB. Aunque el
MS-DOS puede utilizar la RAM
adicional (memoria extendida) mediante una llamada a la BIOS INT 15h, AH=87h, o
como disco RAM o mediante emulación de memoria expandida habiendo habilitado
previamente mediante software la memoria extendida, el costo de la memoria y la
rareza de software que utilizara la memoria extendida y que pocos ordenadores
basados en el 80286 tuvieron más de 1 MiB de memoria. Adicionalmente, había una
reducción de rendimiento involucrada al acceder la memoria extendida desde el
modo real, como se indica a abajo.
El 80286 fue diseñado para correr aplicaciones
multitarea, incluyendo comunicaciones (como PBX automatizadas), control de
procesos en tiempo real y sistemas multiusuario.
El
último nivel E-stepping del 80286 fue un muy limpio CPU, libre de varios
errores significativos que causaron problemas para los programadores y los
escritores de sistemas operativos en los primeros CPU B-step y C-step (comunes
en los AT y los clones AT).
Características
Una de
las características interesantes de este procesador es que fue el primer
procesador x86 con modo protegido, en el cual existían cuatro anillos de
ejecución y división de memoria mediante tablas de segmentos. En este modo
trabajaban las versiones de 16 bits del sistema operativo OS/2. En este modo
protegido se permitía el uso de toda la memoria directamente, habilitando que
pudiera ser direccionada hasta 16 MiB de memoria con la unidad de gestión de
memoria (MMU) lineal del chip y con 1 GiB de espacio de dirección lógica. La MMU también ofrecía protección
entre aplicaciones para evitar la escritura de datos accidental (o
malintencionada) fuera de la zona de memoria asignada. Por diseño, una vez que
el procesador entraba en el modo protegido, no podía volver al modo real
compatible con el 8086 sin un reinicio provocado por hardware. En el IBM PC/AT,
IBM añadió circuitería externa como también código especializado en el ROM BIOS
para habilitar una serie especial de instrucciones de programa para causar el
reinicio, permitiendo la reentrada al modo real mientras se conservaba la
memoria activa. Aunque esto trabajaba correctamente, el método imponía una
enorme penalización en el desempeño.
En
teoría, las aplicaciones de modo real podían ser ejecutadas directamente en
modo protegido de 16 bits si ciertas reglas fueran seguidas; sin embargo, como
muchos programas del DOS rompían esas reglas, el modo protegido no fue
ampliamente usado hasta la aparición del sucesor del 80286, el Intel 80386 de
32 bits, que fue diseñado para ir fácilmente hacia adelante y hacia atrás entre
los modos.
C) Descripción del Juego de
instrucciones (Assembler)
El lenguaje ensamblador x86 es
la familia de los lenguajes ensambladores para los procesadores de la familia
x86, que incluye desde los procesadores Intel 8086 y 8088, pasando por los
Pentium de Intel y los Athlon de AMD y llegando hasta los últimos procesadores
x86 de estas compañías. Como el resto de lenguajes ensambladores, usa una serie
de mnemotécnicos para representar las operaciones fundamentales que el
procesador puede realizar. Los compiladores a menudo producen código
ensamblador como un paso intermedio cuando traducen un programa de alto nivel a
código máquina. Considerado como un lenguaje de programación de bajo nivel y
específico para cada máquina. Aunque algunas veces es usado para software de
aplicación de sistemas de ventanas, los lenguajes ensambladores son utilizados
principalmente en aplicaciones críticas como sistemas de arranque, Sistemas
Operativos, núcleos y en controladoras de dispositivos, así como en sistemas en
tiempo real o pequeños sistemas embebidos.
El procesador soporta
numerosos modos de operación para código x86, en los cuáles no todas las
instrucciones están disponibles. Un sub-repertorio de instrucciones de 16-bit
está disponible en “modo real” (disponible en todos los procesadores x86),
“modo protegido 16-bit” (disponible desde el Intel 80286), o en el “modo v86”
(disponible desde el Intel 80386). Por su parte, las instrucciones de 32-bits
están disponibles para el “modo protegido 32-bit” y para el “modo heredado”
(disponible con las extensiones de 64 bits). El repertorio de instrucciones
parte de ideas similares en cada modo, pero da lugar a distintas formas de
acceso a memoria y de este modo emplea estrategias de programación diferentes.
El lenguaje ensamblador x86 es
la familia de los lenguajes ensambladores para los procesadores de la familia
x86, que incluye desde los procesadores Intel 8086 y 8088, pasando por los
Pentium de Intel y los Athlon de AMD y llegando hasta los últimos procesadores
x86 de estas compañías. Como el resto de lenguajes ensambladores, usa una serie
de mnemotécnicos para representar las operaciones fundamentales que el
procesador puede realizar. Los compiladores a menudo producen código
ensamblador como un paso intermedio cuando traducen un programa de alto nivel a
código máquina. Considerado como un lenguaje de programación de bajo nivel y
específico para cada máquina. Aunque algunas veces es usado para software de
aplicación de sistemas de ventanas, los lenguajes ensambladores son utilizados
principalmente en aplicaciones críticas como sistemas de arranque, Sistemas
Operativos, núcleos y en controladoras de dispositivos, así como en sistemas en
tiempo real o pequeños sistemas embebidos.
D) Mencionar otros sistemas o
equipos que utilicen dicho microprocesador
El
Personal System/2 o PS/2 es la segunda generación de ordenadores personales
(PC) de IBM. Lanzada en 1987, fue creada por IBM en un intento de recapturar el
control del mercado del PC introduciendo una arquitectura propietaria avanzada.
Aunque la gran presencia en el mercado del Gigante Azul parecía asegurarle unas
ventas muy numerosas, fracasó en su intento de devolver el control del mercado
del PC a IBM. Debido a los altos costes de una arquitectura cerrada, los clientes
preferían los PCs de la competencia que extendían la existente arquitectura del
PC en lugar de abandonarla por algo nuevo. No obstante, muchas de las
innovaciones del PS/2 como la unidad de disquete de 
IBM diseñó los PS/2 para ser
compatibles en software con la línea de ordenadores PC/AT/XT que originaron el
gigantesco mercado del compatible IBM PC, pero muy diferentes en el hardware.
Los PS/2 tienen dos BIOS. La primera, llamada ABIOS (Advanced BIOS) proporciona
una nueva interfaz de modo protegido que es usado por OS/2. La segunda, llamada
CBIOS (Compatible BIOS) se incluye sólo para que permanezcan compatible con los
PC/AT/XT.