stringtranslate.com

Моторола серии 68000

Серия Motorola 68000 (также известная как 680x0 , m68000 , m68k или 68k ) представляет собой семейство 32-разрядных компьютерных микропроцессоров со сложным набором команд (CISC) . В 1980-х и начале 1990-х годов они были популярны в персональных компьютерах и рабочих станциях и были основными конкурентами микропроцессоров Intel x86 . Они были наиболее известны как процессоры, использовавшиеся в ранних Apple Macintosh , Sharp X68000 , Commodore Amiga , Sinclair QL , Atari ST и Falcon , Atari Jaguar , Sega Genesis (Mega Drive), Philips CD-i , Capcom System I (Arcade), компьютер AT&T UNIX , модель Tandy 16/16B/6000 , Sun Microsystems Sun-1 , Sun-2 и Sun-3 , компьютер NeXT , NeXTcube , NeXTstation и NeXTcube Turbo , ранние версии Рабочие станции Silicon Graphics IRIS, компьютеры MASSCOMP , калькуляторы Texas Instruments TI-89 / TI-92 , Palm Pilot (все модели под управлением Palm OS 4.x или более ранних версий), интерфейс устройства CDCNET Control Data Corporation и Space Shuttle . Хотя ни один современный настольный компьютер не основан на процессорах серии 680x0, производные процессоры по-прежнему широко используются во встраиваемых системах .

Motorola прекратила разработку архитектуры серии 680x0 в 1994 году, заменив ее архитектурой PowerPC RISC , которая была разработана совместно с IBM и Apple Computer в рамках альянса AIM .

Члены семьи

История улучшений

68010 :

68020 :

68030 :

68040 :

68060 :

Карта объектов

Основное использование

Sega Genesis использовала 68000 с тактовой частотой 7,67 МГц в качестве основного процессора.

Линейка процессоров 680x0 использовалась в самых разных системах, от современных высококлассных калькуляторов Texas Instruments (линии TI-89 , TI-92 и Voyage 200 ) до всех членов серии Palm Pilot , на которых работает Palm. ОС от 1.x до 4.x (OS 5.x основана на ARM ) и даже радиационно-стойкие версии в критических системах управления космического корабля «Шаттл» .

Однако семейство процессоров 680x0 стало наиболее известным как процессоры, используемые в современных настольных компьютерах и игровых консолях, таких как Apple Macintosh , Commodore Amiga , Sinclair QL , Atari ST , SNK NG AES / Neo Geo CD , Atari Jaguar . , Commodore CDTV и некоторые другие. 680x0 также были процессорами выбора в 1980-х годах для рабочих станций и серверов Unix , таких как UNIX PC от AT&T, модель 16/16B/6000 от Tandy , Sun-1 , Sun-2 , Sun-3 от Sun Microsystems , NeXT Computer , Silicon Graphics. (SGI) и многие другие. Существовала версия CP/M 68000 под названием CP/M-68K, которая изначально предлагалась как операционная система Atari ST, но вместо этого Atari выбрала Atari TOS . Было доступно множество портов CP/M-68K, специфичных для системы, например, TriSoft предложила порт CP/M-68K для модели Tandy 16/16B/6000.

Кроме того, что, возможно, наиболее важно, первые несколько версий интерпретаторов Adobe PostScript были основаны на 68000. 68000 в Apple LaserWriter и LaserWriter Plus работал быстрее, чем версия, использовавшаяся тогда в компьютерах Macintosh. Быстрый 68030 в более поздних интерпретаторах PostScript, включая LaserWriter IIntx, IIf и IIg со стандартным разрешением (также 300 точек на дюйм), LaserWriter Pro 600 с более высоким разрешением (обычно 600 точек на дюйм, но ограничено 300 точками на дюйм при минимальной установленной оперативной памяти) и очень высокий уровень разрешения. разрешение фотонаборных устройств Linotronic : 200PS (1500+ dpi) и 300PS (2500+ dpi). После этого Adobe обычно предпочитала RISC для своего процессора, поскольку ее конкуренты со своими клонами PostScript уже использовали RISC, часто AMD серии 29000. Первые интерпретаторы Adobe PostScript на базе 68000 и их оборудование были названы в честь американских ракет и ракет времен холодной войны : Atlas, Redstone и т. д.

Сегодня эти системы либо являются конечными (в случае Atari), либо используют разные процессоры (в случае Macintosh, Amiga, Sun и SGI). Поскольку пиковая доля рынка этих платформ пришлась на 1980-е годы, их первоначальные производители либо больше не поддерживают операционную систему для этого оборудования, либо прекратили свою деятельность. Однако операционные системы Linux , NetBSD и OpenBSD по-прежнему поддерживают процессоры 68000.

Процессоры 68000 также использовались в консолях Sega Genesis (Mega Drive) и SNK Neo Geo в качестве основного процессора. Другие консоли, такие как Sega Saturn, использовали 68000 для обработки звука и других задач ввода-вывода, в то время как Atari Jaguar включала 68000, которая предназначалась для базового управления системой и обработки ввода, но из-за необычного ассортимента разнородных процессоров Jaguar также была часто используется для запуска игровой логики. Многие аркадные платы также использовали процессоры 68000, включая платы Capcom, SNK и Sega.

Микроконтроллеры семейства 68000 использовались в самых разных приложениях. Например, микроконтроллеры CPU32 и ColdFire производятся миллионами в качестве контроллеров автомобильных двигателей.

Многие проприетарные системы редактирования видео использовали процессоры 68000, например MacroSystem Casablanca, которая представляла собой черный ящик с простым в использовании графическим интерфейсом (1997 г.). Он был предназначен для рынка любителей и видеооператоров. Стоит также отметить его более ранний, более крупный и профессиональный аналог «Драко» (1995). Инновационная серия Quantel Paintbox с ранней 24-битной системой рисования и эффектов была первоначально выпущена в 1981 году и за время своего существования использовала почти весь диапазон процессоров семейства 68000, за единственным исключением 68060, который так и не был реализован в ее конструкции. . Другой претендент на видео-арену, система Abekas 8150 DVE, использовала 680EC30, а Trinity Play, позже переименованная в Globecaster, использует несколько 68030. Видеографическая система Bosch FGS-4000/4500, произведенная Robert Bosch Corporation, позже BTS (1983), использовала 68000 в качестве основного процессора; это побудило нескольких других выполнить 3D-анимацию на компьютере, который мог легко применять затенение Гуро и Фонга. Он работал под управлением модифицированной операционной системы Motorola VERSAdos .

Архитектура

Люди, знакомые с PDP-11 или VAX, обычно чувствуют себя комфортно с серией 68000. За исключением разделения регистров общего назначения на специализированные регистры данных и адреса, архитектура 68000 во многом представляет собой 32-битную PDP-11.

У него был более ортогональный набор команд , чем у многих процессоров, выпущенных до (например, 8080) и последующих (например, x86). То есть обычно можно было свободно комбинировать операции с операндами, а не ограничиваться использованием определенных режимов адресации с определенными инструкциями. Это свойство сделало программирование относительно простым для человека, а также упростило написание генераторов кода для компиляторов.

Серия 68000 имеет восемь 32-битных регистров данных общего назначения (D0–D7) и восемь адресных регистров (A0–A7). Последний адресный регистр является указателем стека , и ассемблеры принимают метку SP как эквивалент A7.

Кроме того, он имеет 16-битный регистр состояния. Старшие 8 бит — это системный байт, и его изменение является привилегированным. Младшие 8 бит — это пользовательский байт, также известный как регистр кода состояния (CCR), и его изменение не имеет привилегий. Операции сравнения, арифметические и логические операции 68000 изменяют коды условий, записывая их результаты для использования в последующих условных переходах. Биты кода состояния: «ноль» (Z), «перенос» (C), «переполнение» (V), «расширение» (X) и «отрицательный» (N). Флаг «расширения» (X) заслуживает особого упоминания, поскольку он отделен от флага переноса . Это позволяет отделить дополнительный бит от арифметических, логических операций и операций сдвига от переноса для управления потоком управления и связи.

Хотя у 68000 был «режим супервизора», он не соответствовал требованиям виртуализации Попека и Голдберга из-за единственной инструкции «MOVE from SR», которая копирует регистр состояния в другой регистр, будучи непривилегированной, но конфиденциальной. В Motorola 68010 и более поздних версиях это было сделано привилегированным для лучшей поддержки программного обеспечения виртуализации.

Набор команд серии 68000 можно разделить на следующие широкие категории:

В Motorola 68020 добавлено несколько новых инструкций, которые включают в себя некоторые незначительные улучшения и расширения состояния супервизора, несколько инструкций по управлению программным обеспечением многопроцессорной системы (которые были удалены в 68060), некоторую поддержку языков высокого уровня, которые мало использовались. (и был удален из будущих процессоров 680x0), более крупные инструкции умножения (32 × 32 → 64 бита) и деления (64 ÷ 32 → 32 бита частное и 32 бита остатка), а также манипуляции с битовыми полями.

Стандартные режимы адресации :

Плюс: доступ к регистру состояния , а в более поздних моделях и другим специальным регистрам.

В Motorola 68020 добавлен режим масштабируемой индексации адреса и добавлен еще один уровень косвенности ко многим ранее существовавшим режимам.

Большинство инструкций имеют суффиксы, состоящие из точек и букв, что позволяет выполнять операции с 8-битными байтами ("".b"), 16-битными словами (".w") и 32-битными длинными словами (".l").

Большинство инструкций являются диадными , то есть операция имеет источник и пункт назначения, а пункт назначения изменяется. Известными инструкциями были:

68050 и 68070

Motorola в основном использовала четные номера для основных версий ядра ЦП, таких как 68000, 68020, 68040 и 68060. 68010 был переработанной версией 68000 с небольшими изменениями ядра, а 68030 был переработанной версией 68020 с некоторыми более мощными функции, ни одна из которых не является достаточно значимой, чтобы ее можно было классифицировать как серьезное обновление ядра.

68050 не было, хотя когда-то это был проект внутри Motorola. Релизы с нечетными номерами всегда были реакцией на проблемы, поднятые в предыдущей четной части; следовательно, обычно ожидалось, что 68050 снизит энергопотребление 68040 (и, следовательно, тепловыделение), улучшит обработку исключений в FPU, будет использовать меньший размер функций и оптимизирует микрокод в соответствии с программным использованием инструкций. Многие из этих оптимизаций были включены в 68060 и были частью целей его разработки. По ряду причин, вероятно, что 68060 находился в разработке, что Intel 80486 не развивался так быстро, как предполагала Motorola, и что 68060 был требовательным проектом, разработка 68050 была отменена на ранней стадии разработки.

Пересмотра 68060 также нет , поскольку Motorola находилась в процессе перехода от линеек процессоров 68000 и 88k к своему новому бизнесу PowerPC , поэтому 68070 так и не был разработан. Если бы это было так, это был бы обновленный 68060, вероятно, с более совершенным FPU (о конвейерной обработке широко размышляли в Usenet).

Был процессор с обозначением 68070 , который представлял собой лицензионную и несколько более медленную версию 16/32-битного 68000 с базовым контроллером DMA, хостом I²C и встроенным последовательным портом. Этот 68070 использовался в качестве основного процессора в Philips CD-i . Однако этот процессор был произведен Philips и официально не входил в линейку Motorola 680x0.

Последнее поколение

68060 четвертого поколения обеспечивал эквивалентную функциональность (хотя и не совместимость архитектуры набора команд) с большинством функций микроархитектуры Intel P5 .

Другие варианты

IBM-совместимые мэйнфреймы Personal Computers XT/370 и AT/370 на базе ПК включали в себя два модифицированных процессора Motorola 68000 со специальным микрокодом для эмуляции инструкций мэйнфрейма S/370 . [11] [12]

Компания Edge Computer Corp из Аризоны, основанная, как сообщается, бывшими дизайнерами Honeywell, производила процессоры, совместимые с серией 68000, которые, как утверждается, имеют «преимущество в производительности в три-пять раз и срок службы от 18 до 24 месяцев » по ​​сравнению с процессорами Motorola. собственная продукция. [13] В 1987 году компания представила линейку Edge 1000 — «32-битные суперминикомпьютеры, реализующие набор команд Motorola в архитектуре мэйнфреймов Edge», использующие два независимых конвейера — конвейер выборки инструкций (IFP) и конвейер исполнения операндов (OEP). - использование модуля прогнозирования ветвей с кэшем ветвей на 4096 записей, извлекающего инструкции и операнды по нескольким шинам. [14] Соглашение между Edge Computer и Olivetti впоследствии привело к тому, что последняя представила продукты своей собственной линейки Linea Duo, основанные на машинах Edge Computer. [15] Впоследствии компания была переименована в Edgcore Technology Inc. [16] : 12  (также сообщается как Edgecore Technology Inc. [17] ). За сделкой Edgcore с Olivetti в 1987 году на поставку процессора E1000 компании в 1989 году последовала еще одна сделка с Philips Telecommunication Data Systems на поставку процессора E2000, который поддерживал набор команд 68030 и, как сообщается, предлагал рейтинг производительности 16 VAX MIPS. [18] Аналогичные сделки с Nixdorf Computer и Hitachi были подписаны в 1989 году. [19] [20]

Сообщается, что у Edge Computer было соглашение с Motorola. [17] Несмотря на растущую конкуренцию со стороны продуктов RISC, Edgcore стремилась выделить свою продукцию на рынке, подчеркивая свой «альянс» с Motorola, используя маркетинговую кампанию, основанную на баснях Эзопа о «лисе (Edgecore), которая забирается на спину жеребец (Моторола), чтобы срывать плоды с верхних ветвей дерева». [21] Были использованы и другие народные рекламные темы, такие как Красная Шапочка . [22] Поскольку инвесторы компании отказались финансировать компанию в дальнейшем, а ряд компаний участвовали в переговорах с другими сторонами, Arix Corp. объявила о приобретении Edgcore в июле 1989 года. [20] Сообщается, что Arix смогла возобновила сделку с Hitachi в 1990 году, тогда как будущее предыдущих сделок с Olivetti и Philips оставалось под некоторым сомнением после приобретения Edgcore. [23]

В 1992 году компания International Meta Systems (IMS) анонсировала процессор IMS 3250 на базе RISC , который, как сообщается, мог имитировать «Intel 486 или Motorola 68040 на полной скорости и за небольшую часть их стоимости». Время работы:100  МГц , предположительно были разработаны эмуляции25 МГц 486 и30 МГц 68040, включая поддержку модулей с плавающей запятой, при этом продукт планируется выпустить в середине 1993 года по цене за единицуОт 50 до 60 долларов . [24] На фоне очевидного распространения поддержки эмуляции в процессорах, таких как PowerPC 615 , в 1994 году IMS, как сообщается, подала патент на свою технологию эмуляции, но не нашла лицензиатов. [25] Неоднократные задержки с выпуском этого продукта, в одном случае обвиненные в «необходимости улучшить возможности процессора по обработке речи», [26] очевидно, привели к тому, что компания попыталась представить еще один чип, Meta6000, стремясь конкурировать с ним. с продуктами Intel P6. [27] В конечном итоге IMS объявила о банкротстве, продав патенты истцу TechSearch, который в 1998 году пытался подать в суд на Intel за нарушение патента IMS. [28] TechSearch, как сообщается, проиграла дело, но попыталась подать апелляцию, а также подать в суд на Intel за «клевету и клевету» на основании комментариев, сделанных представителем Intel, который неблагоприятно охарактеризовал бизнес-модель TechSearch в комментариях для прессы. [29]

После прекращения производства основных процессоров 68000 семейство 68000 в некоторой степени использовалось в версиях микроконтроллеров и встроенных микропроцессоров. В число этих чипов входят те, которые перечислены выше в разделе «другие», то есть CPU32 ( также известный как 68330 ), ColdFire , QUICC и DragonBall .

С появлением технологии FPGA международная группа разработчиков оборудования воссоздала 68000 со многими улучшениями в качестве ядра FPGA. Их ядро ​​известно как 68080 и используется в ускорителях Amiga под брендом Vampire. [30]

Компания Magnetic Scrolls использовала подмножество инструкций 68000 в качестве основы для виртуальной машины в своих текстовых приключениях .

Конкуренты

Рабочий стол

В 1980-х и начале 1990-х годов, когда 68000 широко использовался в настольных компьютерах, он в основном конкурировал с архитектурой Intel x86 , используемой в IBM PC-совместимых устройствах . Процессоры 1-го поколения 68000 конкурировали в основном с 16-битными процессорами 8086 , 8088 и 80286 . Поколение 2 конкурировало с 80386 (первым 32-битным процессором x86), а поколение 3 — с 80486 . Четвертое поколение конкурировало с линейкой Pentium P5 , но оно не использовалось так широко, как его предшественники, поскольку большая часть старого рынка 68000 либо прекратила свое существование, либо почти прекратила свое существование (как в случае с Atari и NeXT), либо перешла на более новые модели. архитектуры ( PowerPC для Macintosh и Amiga , SPARC для Sun и MIPS для Silicon Graphics (SGI)).

Встроенный

Существуют десятки процессорных архитектур, которые успешно применяются во встраиваемых системах . Некоторые из них представляют собой микроконтроллеры, которые намного проще, меньше и дешевле, чем 68000, тогда как другие относительно сложны и могут запускать сложное программное обеспечение. Встроенные версии 68000 часто конкурируют с процессорными архитектурами на базе PowerPC , ARM , MIPS , SuperH и других.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ cpu-world.com - Семейство микропроцессоров Motorola 68000 17 ноября 2012 г.
  2. ^ cpu-world.com - Семейство Motorola 68010 (MC68010) 17 ноября 2012 г.
  3. ^ cpu-world.com - Семейство микропроцессоров Motorola 68020 (MC68020) 12 декабря 2012 г.
  4. ^ cpu-world.com - Motorola MC68EC020FG16 17 ноября 2012 г.
  5. ^ cpu-world.com - Семейство микропроцессоров Motorola 68030 (MC68030), 17 ноября 2012 г.
  6. ^ cpu-world.com - Семейство микропроцессоров Motorola 68040 (MC68040), 17 ноября 2012 г.
  7. ^ abcd «Руководство пользователя M68040» (PDF) . freescale.com . Архивировано из оригинала (PDF) 17 апреля 2016 года . Проверено 8 мая 2007 г.
  8. ^ abc cpu-world.com - семейство процессоров Motorola 68060, 22 ноября 2012 г.
  9. ^ abc «Руководство пользователя M68060» (PDF) . freescale.com . Архивировано из оригинала (PDF) 23 августа 2016 года . Проверено 28 июля 2010 г.
  10. ^ Archive.org - Обзор платы ускорителя на базе 68LC060 в формате Amiga [ мертвая ссылка ]
  11. ^ «Внедрение IBM System 370 через со-микропроцессоры/сопроцессор... - IPCOM000059679D - IP.com» . Priorartdatabase.com . Проверено 23 июля 2020 г.
  12. ^ Мюллер, Скотт (1992). Модернизация и ремонт компьютеров, второе издание . Книги Que. стр. 73–75, 94. ISBN. 0-88022-856-3.
  13. ^ «Olivetti «выпустит Mini, совместимый с 68020, от Edge в ноябре»» . Технический монитор . 27 августа 1987 года . Проверено 3 июня 2022 г.
  14. ^ «Edge supermini обеспечивает производительность RISC с набором инструкций CISC» . Компьютер . Сентябрь 1987 г. с. 107 . Проверено 18 июня 2022 г.
  15. ^ «Olivetti выпустит модели Edge Computer под названием Linea Duo» . Технический монитор . 15 ноября 1987 года . Проверено 3 июня 2022 г.
  16. ^ «Течения». Обзор UNIX . Декабрь 1988 г., стр. 8, 10, 12–13 . Проверено 5 июня 2022 г.
  17. ^ ab «Edge Computer Corp, Read Edgecore Technology Inc». Технический монитор . 26 сентября 1988 года. Архивировано из оригинала 11 августа 2022 года . Проверено 3 июня 2022 г.
  18. ^ «Edgcore выигрывает контракт с Philips на 20 миллионов долларов, четырехлетнее соглашение на процессоры E2000» . Электронные новости . 13 марта 1989 г. с. 14 . Проверено 5 июня 2022 г.
  19. ^ «Темы данных». Электронные новости . 27 марта 1989 г. с. 12 . Проверено 5 июня 2022 г.
  20. ^ ab "Arix может купить Edgcore" . Электронные новости . 17 июля 1989 г. с. 20 . Проверено 5 июня 2022 г.
  21. ^ Уоллер, Ларри (апрель 1989 г.). «Маркетинг высоких технологий: баланс между стилем и содержанием». Электроника . стр. 100–102 . Проверено 5 июня 2022 г.
  22. ^ «Думаешь лечь в постель с RISC?». Электроника (реклама Edge Computer). 28 апреля 1988 г., стр. 70–71 . Проверено 18 октября 2022 г.
  23. ^ «Hitachi раскрывает цену и характеристики новейшего DASD» . Электронные новости . 1 октября 1990 г. с. 18 . Проверено 5 июня 2022 г.
  24. ^ Халфхилл, Том Р. (ноябрь 1992 г.). «Новый RISC-чип для эмуляции 486 и 68040». Байт . п. 36 . Проверено 12 июня 2022 г.
  25. ^ Райан, Боб (сентябрь 1994 г.). «IMS берет на себя эмуляцию 80x86». Байт . п. 38 . Проверено 12 июня 2022 г.
  26. ^ Лаззаро, Джозеф Дж. (январь 1995 г.). «Услуги онлайн-доступа не подходят для слепых». Байт . п. 36 . Проверено 12 июня 2022 г.
  27. ^ «IMS снова едет с Meta6000» . Байт . Ноябрь 1996 г. с. 90 . Проверено 12 июня 2022 г.
  28. ↑ Браун, Питер (10 августа 1998 г.). «Юридические фирмы Chip заняты». Электронные новости . п. 24 . Проверено 12 июня 2022 г.
  29. ^ Перельман, Майкл (апрель 2002 г.). Украдите эту идею: права интеллектуальной собственности и корпоративная конфискация творчества (1-е изд.). Пэлгрейв. стр. 62–63. ISBN 0-312-29408-5. Проверено 12 июня 2022 г.
  30. ^ Боэн, Гуннар фон. «APOLLO 68080 — Высокопроизводительный процессор». www.apollo-core.com . Проверено 29 сентября 2017 г.

Библиография

Внешние ссылки

В Wikibooks есть книга на тему: 68000 Сборка.