Motorola MC68010 и Motorola MC68012 — 16/32-битные микропроцессоры компании Motorola , выпущенные в 1982 году как преемники Motorola 68000 . [3] В 68010 и 68012 добавлены функции виртуализации, оптимизированы циклы и исправлено несколько небольших недостатков 68000. Варианты MC68010 были совместимы по выводам со своим предшественником, тогда как MC68012 представляет собой 84-контактную версию PGA с прямым доступом к объему памяти, увеличенному до 2. ГиБ . [2] [4]
68010 и 68012 полностью совместимы в пользовательском режиме с 68000, за исключением того, что команда MOVE from SR перехватывает команды в пользовательском режиме, так что для поддержки кода пользовательского режима, использующего эту инструкцию, обработчик ловушек режима супервизора должен имитировать инструкцию и продолжите код пользовательского режима после этой инструкции. Это было сделано для того, чтобы 68010 и 68012 соответствовали требованиям виртуализации Попека и Голдберга , в частности, чтобы новая ОС могла работать в качестве гостя и не знать об этом. [2] : §1.3.2 Была добавлена новая непривилегированная инструкция MOVE из CCR, чтобы компенсировать штраф за перехват MOVE пользовательского режима из SR.
68010 и 68012 могут восстанавливаться после сбоев шины и продолжать выполнение команды, вызвавшей сбой, что позволяет им реализовать виртуальную память . Это означает, что кадр стека исключений другой.
32-битный векторный базовый регистр (VBR) содержит базовый адрес таблицы векторов исключений . Таблица векторов 68000 всегда базировалась по нулевому адресу.
«Режим цикла» ускоряет циклы, состоящие только из «зацикливаемой» инструкции и DBcc (уменьшение/ветвь по условию); примером могут быть MOVE и DBRA. Коды операций мини-цикла с двумя инструкциями предварительно выбираются и сохраняются в 6-байтовом кэше инструкций, в то время как последующие циклы чтения/записи памяти необходимы только для операндов данных на время цикла. [2] : §7.1.3 Это обеспечило повышение производительности в среднем на 50% в результате исключения выборки кодов операций инструкций во время цикла.
Вариант MC68012, в дополнение к расширению объема памяти до 2 ГиБ, также добавил вывод цикла чтения-изменения-записи (RMC), указывающий на то, что идет неделимый цикл чтения-изменения-записи, чтобы помочь в разработке многопроцессорные системы с виртуальной памятью.
Расширение объема памяти в 68012 вызывало проблемы для любых программ, которые использовали старший байт адреса для хранения данных - программный трюк, который оказался успешным на тех процессорах, которые имеют только 24-битную адресную шину (68000 и 68010). . Аналогичная проблема коснулась и 68020 .
68010 никогда не был так популярен, как 68000. Однако из-за небольшого прироста скорости 68010 по сравнению с 68000 и поддержки виртуальной памяти его можно найти в ряде небольших Unix- систем, как с MMU 68451 (например, в Torch Triple X ), а также со специальными MMU (такими как рабочая станция Sun-2 , AT&T UNIX PC/3B1 , Convergent Technologies MiniFrame, Plexus P/15 и P/20, [5] NCR Tower XP, Apollo Computer DN300 и DN320 , [6] и HP 9000 Model 310) и различные исследовательские машины. Большинство других производителей (например, Apple Computer) оставались с 68000 до тех пор, пока не был представлен 68020 .
Atari Games использовала 68010 в некоторых своих игровых автоматах, таких как Atari System 1 . Некоторые владельцы компьютеров Amiga и Atari ST и игровых консолей Sega Genesis заменили процессор 68000 своей системы на 68010, чтобы получить небольшой прирост скорости. [7]
На практике общий прирост скорости по сравнению с 68000 на той же частоте составляет менее 10%.
68010 можно использовать с 68451 MMU . Однако аспекты его конструкции, такие как штраф за доступ к памяти в 1 такт , сделали эту конфигурацию непопулярной. Некоторые поставщики использовали свои собственные разработки MMU, например, Sun Microsystems в своей рабочей станции Sun-2 и Convergent Technologies в AT&T UNIX PC/3B1 .