Intel C80287-3 是英特尔为80286 微处理器设计的浮点运算协处理器（FPU），属于x87 系列第二代产品，专为提升科学计算与工程应用性能而开发。
一、技术架构与性能突破

1. 与 80286 的协同设计

• 总线兼容性：适配80286 的16位数据总线，通过IGNNE（Ignore Numerical Error）引脚与主处理器实现异常处理联动，支持任务切换时的上下文快速保存/恢复（需操作系统配合）。

• 时钟频率匹配：

◦ -3 后缀含义：最高支持12MHz 主频（对应 80286-12 处理器），相比初代8087（最高 10MHz）提升20% 运算速度。

◦ 其他版本：C80287-1（8MHz）、C80287-2（10MHz），覆盖 80286 全系列主频（6/8/10/12MHz）。

2. 浮点运算核心升级

• 寄存器与精度：延续80位扩展精度格式（15 位指数+64 位尾数+1 位符号），但通过流水线优化将典型运算速度提升至：

◦ 加法/减法：约60μs（8087为100μs）

◦ 乘法：约180μs（8087 为280μs）

◦ 平方根：约200μs（8087 为400μs）

• 指令集扩展：新增FXAM（取寄存器内容的绝对值和指数）、FSTSW（存储状态字） 等5 条指令，提升数值处理灵活性。

3. 封装与可靠性

• 陶瓷封装（CERDIP-40）：与D8087-1 相同，C80287-3 采用陶瓷外壳，支持工业级温度范围（0-70℃），抗振动、电磁干扰能力更强，适合数控机床、医疗成像设备等场景。

• 功耗控制：12MHz下功耗约3.5W，通过陶瓷基板的散热设计避免高频下的热失控。

二、市场定位与典型应用

1. 目标用户与场景

• 工程与科学计算：成为1980 年代中期CAD工作站（如Apollo工作站）的标配，加速二维图形渲染与有限元分析。例如，AutoCAD 1.0 需搭配80287才能流畅运行复杂图纸。

• 金融与统计软件：在 VisiCalc、Lotus 1-2-3 等早期电子表格中，硬件浮点运算可将大型财务模型计算时间缩短 70% 以上。

• 工业控制：陶瓷封装版本被用于石油勘探数据处理设备、工厂自动化系统，确保在恶劣环境下的长期稳定运行。

2. 与竞品的差异化

• 对比摩托罗拉 68881：80287凭借与x86 生态的深度绑定（如IBM PC/AT 主板预留插槽），在PC 市场占据绝对优势；而68881 主要用于Macintosh 和 Unix 工作站。

• 成本策略：C80287-3定价约300美元（1985 年），高于塑料封装的D80287-3（约 250 美元），但低于专业级竞品，平衡性能与可靠性。

三、与前代产品的对比
特性C8087-1（10MHz）C80287-3（12MHz）进步幅度
主频10MHz 12MHz +20%
加法速度 100μs 60μs -40%
任务切换支持无硬件上下文保存关键提升
封装可靠性陶瓷/塑料可选 陶瓷（C版本）同等
软件兼容性8086/8088 80286（保护模式）支持16位保护模式

四、历史地位与技术遗产

1. x87 架构的承上启下

• 保护模式支持：首次在协处理器中实现与主处理器保护模式的协同，允许浮点运算在多任务系统（如早期 Unix）中稳定运行，为后续 80387（支持 32 位 80386）奠定基础。

• 标准化影响：其80 位扩展精度格式被 IEEE 754-1985 标准采纳，成为现代浮点数的基准。

2. 产业生态推动

• PC 性能革命：IBM PC/AT（1984 年）首次将80287 插槽纳入主板设计，促使软件开发商转向硬件加速浮点运算，推动PC 从商用打字机向「小型工作站」转型。

• 淘汰与替代：1989 年80486 集成 FPU 后，独立协处理器逐渐退出消费市场，但C80287-3 仍在工业领域服役至 1990 年代末。

3. 现存价值

• 复古计算收藏：陶瓷封装的C80287-3 因工艺特殊性，成为x86 早期硬件爱好者的热门藏品，二手市场价格可达数百美元。

• 教学意义：其与主处理器的异步协作机制（通过 BUSY/ERROR 信号握手）仍是计算机组成原理课程中的经典案例。

五、局限性与挑战

1. 性能天花板：受限于16 位总线宽度，处理大型矩阵运算时带宽成为瓶颈，无法与后期 32 位架构的 80387 竞争。

2. 软件适配成本：需编译器（如 Borland Turbo C++ 2.0）显式生成协处理器指令，且早期操作系统（如 MS-DOS）对浮点异常的处理需额外编程。

3. 物理兼容性：40 引脚 DIP 封装无法兼容后期主板，限制了其在升级场景中的应用。

总结

      Intel C80287-3 是 x87 系列从 8 位/16 位过渡到 32 位架构的关键节点，通过陶瓷封装的可靠性与频率提升，在工业与专业计算领域确立了标杆地位。尽管其生命周期被集成化浪潮终结，但其技术创新（如保护模式协作、流水线优化）深刻影响了后续处理器设计，成为半导体发展史中「专用加速芯片」的经典范本。