Intel 8087

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Intel 8087.jpg
Intel 8087
Produktion: 1980 bis 1990er
Produzenten:
Prozessortakt: 5 MHz bis 10 MHz
Befehlssatz: 16 Bit x86
Sockel: 40-pin DIP
Pinbelegung des 8087

Der Intel 8087 ist eine in NMOS-Technologie (HMOS III, 3 µm)[1] 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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.[2] 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).[1]

Alle Modelle des 8087 wurden mit einem 40-poligen Dual in-line package (DIP) ausgeliefert und arbeiten bei einer Spannung von 5 V, wobei ca. 2,4 W verbraucht werden. 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:

Modell[1] max. Takt
Intel 8087 05 MHz
Intel 8087-1 10 MHz
Intel 8087-2 08 MHz
Intel 8087-3 04 MHz
Intel 8087-6 06 MHz

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 Bridgeboards für den Amiga verwendet werden.

Nachfolgemodelle des 8087 sind der 80287, i387 und i487. Seit dem i486DX haben Intel-Prozessoren eine integrierte Gleitkommaeinheit.

Gleitkomma-Operationen in Programmen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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. Ein FPU-Simulator machte die Programme lauffähig, so gut wie immer mit einem winzige Bruchteil der Performance.
  • Die Programme wurden mit FPU-Code compiliert. Eine fehlende FPU erzeugte Exceptions, die vom Programm selbst abgefangen und emuliert wurden.
  • 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.
  • Gleitkommabefehle wurden als Funktionsaufrufe einkodiert. Eine eventuell vorhandene FPU wurde zumindest in diesem Compilat nicht berücksichtigt. Ohne FPU war allerdings die Performance deutlich besser als die aller Versionen, die FPU-Befehle emulierten.

Literatur und Datenblätter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • 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: 8087 Math Coprozessor, Intel Corporation, Oktober 1989.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Intel 8087 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c Intel 8087 – Sammler-Webseite mit vielen Bildern
  2. Steve Farber: High Speed Numerics with the 80186/80188 and 8087. Hrsg.: Intel Corporation. APPLICATION NOTE 258, 1986 (PDF, 270 KB).