Relazione tra frequenza del processore 8086 e frequenza dell'oscillatore al quarzo
Generazione del clock nel microprocessore 8086
L'Intel 8086 non funziona direttamente alla frequenza dell'oscillatore al quarzo. Invece, un generatore di clock interno divide la frequenza esterna del quarzo per produrre il clock operativo del processore. Questa relazione è definita da un divisore di clock programmabile.
Formula della frequenza
Frequenza processore = Frequenza quarzo ÷ Divisore clock
Il divisore di clock è configurato tramite il registro di controllo dell'8086 (o esternamente tramite il chip generatore di clock 8284 nella maggior parte dei sistemi). I valori comuni del divisore sono 1, 2 e 3, sebbene altri valori possano essere supportati a seconda dell'implementazione specifica del generatore di clock.
Tabella della relazione di frequenza
| Frequenza quarzo | Divisore clock | Frequenza processore |
|---|---|---|
| 10 MHz | 1 | 10 MHz |
| 10 MHz | 2 | 5 MHz |
| 10 MHz | 3 | 3.33 MHz |
| 12 MHz | 1 | 12 MHz |
| 12 MHz | 2 | 6 MHz |
| 12 MHz | 3 | 4 MHz |
Dettagli tecnici
Ruolo dell'8284 Clock Generator
Nei tipici sistemi 8086, il chip 8284 clock generator/driver riceve il segnale dell'oscillatore al quarzo e genera le fasi di clock richieste (CLK, PCLK, OSC) per il processore. L'8284 fornisce un circuito fisso divide-per-3, il che significa che il clock del processore è sempre un terzo della frequenza del quarzo quando si utilizza questo chip di supporto standard.
Perché dividere la frequenza?
- Integrità del segnale: Orologi a frequenza inferiore sono più facili da distribuire su un PCB con meno rumore e skew
- Compatibilità periferiche: Orologi più lenti soddisfano i requisiti di tempistica di dispositivi di memoria e I/O più lenti
- Consumo energetico: Operazione a frequenza inferiore riduce la dissipazione di potenza dinamica
- Resa di produzione: Consente l'uso di cristalli ad alta frequenza soddisfacendo i gradi di velocità del processore
Implicazioni per la progettazione del sistema
Quando si progetta un sistema basato su 8086, gli ingegneri selezionano una frequenza del quarzo che, una volta divisa, produca la velocità del processore desiderata entro il massimo nominale del chip (5 MHz, 8 MHz o 10 MHz a seconda della variante). Ad esempio, un cristallo da 15 MHz con divide-per-3 produce 5 MHz di clock processore; un cristallo da 24 MHz produce 8 MHz.
Questo schema di clock flessibile ha permesso all'8086 di essere utilizzato in applicazioni diverse, da sistemi embedded a basso costo a piattaforme di computing ad alte prestazioni.