Motorola 680x0

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
(перенаправлено с «M68k»)
"68000" или "68k"
Разработчик Motorola
Разрядность 32-бит
Представлена 1979
Архитектура CISC
Порядок байтов Big-endian
Регистры
Общего назначения 8 × 32-бит + 7 адресных регистров

MC680x0/680x0/0x0/m68k/68k/68K — семейство CISC-микропроцессоров компании Motorola, основной конкурент процессоров семейства Intel x86 в персональных компьютерах 1980-х и первой половине 90-х. Перестав использоваться как основа персональных компьютеров в начале 2000-х, семейство продолжает использоваться в секторе встраиваемых решений (хотя это семейство морально устарело и для этого сектора, ибо многими фирмами производятся более доступные и производительные процессоры/контроллеры: ARM (в частности, STM32), AVR32, PIC32 (он же MIPS) и прочие на основе RISC-архитектур). Характерно то, что наиболее современная серия микроконтроллеров DragonBall MX (позже переименованная в i.MX, а также известная как MC9328MX) предназначена для тех же применений, что и ранние серии DragonBall, но основана на процессорном ядре ARM9 или ARM11 вместо Motorola 68000.

Предсерийная микросхема XC68000, произведённая в 1979 г..

Область применения

Линейка процессоров m68k использовалась на различных системах, от калькуляторов Texas Instruments (TI-89 Titanium, TI-92, Voyage 200), военных терминалов связи ВМФ США AN/USQ-83,[1] до критичных систем управления Спейс Шаттла.[2]

На базе процессоров m68k было построено множество платформ персональных компьютеров, самыми известными из которых являются: Apple Macintosh, Commodore Amiga и Atari ST. Надо отметить, что популярный КПК Palm также изначально использовал процессоры Motorola.

На 2020 год на базе старших моделей этой популярной[3][4] процессорной линейки (чаще всего используются Freescale ColdFire v5x и DragonBall) проектируются в основном embedded-решения. Архитектура m68k поддерживается операционными системами Debian Linux[5], NetBSD (архитектуры amiga, atari, cesfic, hp300, luna68k, mac68k, mvme68k, news68k, next68k, sun3, x68k)[6] и OpenBSD (архитектуры amiga[7] и mac68k[8]), также, энтузиастами иногда создаются и обновляются дистрибутивы Linux[9]. Проприетарные ОС AmigaOS 4 и MorphOS поддерживают архитектуру m68k на уровне JIT-эмуляции. Также обновляется классическая AmigaOS для m68k: 1 октября 2018 компания Hyperion Entertainment выпустила[10] AmigaOS 3.1.4, а 30 июня 2019 года выпустила[11][12] обновлённую AmigaOS 3.1.4.1, которая на 2020 год продаётся через дилерскую сеть[13]. В 2020 году началась разработка AmigaOS 3.2 для архитектуры классической Amiga m68k[14].

Архитектура

Язык ассемблера M68k схож с ассемблером PDP-11 и VAX. Несмотря на исключение в виде разделения регистров общего назначения на специализированные регистры адресов и регистры данных, архитектура 68000 во многом — 32-битная версия PDP-11. Несмотря на то, что система команд с самого начала описывает 32-битную машину, первое поколение процессоров (до 68020) имело 16-битное АЛУ, из-за чего иногда процессор описывается как имеющий смешанную битность 16/32. При этом 32-битные команды с данными выполнялись в несколько действий с 16-битным АЛУ, но блок адресации сразу был 32-битным, поэтому индексация памяти и вычисления адресов не страдали по быстродействию с самого начала. Когда в 68020 АЛУ сделали 32-битным, то ничего не надо было делать с уже существующим кодом, чтобы он начал работать "на полной скорости 32 бит".

Набор инструкций значительно более «ортогонален», чем у многих процессоров, появившихся ранее (как i8080). На практике это означает, что возможно свободно комбинировать операции и операнды, со всем богатством режимов адресации, не задумываясь об ограничениях совместимости конкретной операции и набора операндов. Эта особенность существенно облегчает программирование на ассемблере 68k, в определённой степени приближая его к языкам высокого уровня, а также существенно облегчает создание кода компиляторами.

Инструкции 68k можно разделить на несколько крупных групп:

  • Операции с памятью (Load&store — Move.B, Move.W, Move.L);
  • Арифметика (Add, Sub, Mul, Div);
  • Побитное смещение (влево и вправо, логическое и арифметическое);
  • Циклические битовые сдвиги (ROR, ROL, ROXL, ROXR);
  • Логические операции (And, Or, Not, EOr);
  • Конверсия типов (байт в слово и наоборот);
  • Условное и безусловное ветвление (Bra, BCS, BEq, BNE, BHI, BLO, BMI, BPL, etc.);
  • Вызов подпрограмм и возврат из них (BSR, RTS);
  • Управление стеком (push, pop);
  • Вызов и обработка прерываний;
  • Обработка ошибок и исключений.

Процессоры семейства Motorola 68k

  • Первое поколение
    • Motorola 68000 — 32-разрядная архитектура, но 16-разрядное АЛУ; 68000 транзисторов; 16-битная шина данных/24-битная шина адресов; частота 8-16 МГц; 64 или 68 контактов.
      • DIP версии
        • Motorola 68000L
        • Motorola 68000L8
        • Motorola 68HC000P8
        • Motorola 68000P8
        • Motorola 68000P12
        • Motorola 68000P12F
        • Motorola 68HC000P12F
      • PGA версии
        • Motorola 68HC000RC10
        • Motorola 68000R12
      • PLCC версии
        • Motorola 68000FN8
        • Motorola 68HC000FN8
        • Motorola 68000FN10
        • Motorola 68HC000FN12
        • Motorola 68HC000FN12F
        • Motorola 68EC000FN16
        • Motorola 68HC000FN16
    • Motorola 68008 — 32-разрядная архитектура, но 16-разрядное АЛУ; 70000 транзисторов; 8-битная шина данных/20-битная шина адресов; частота 8-10 МГц; 48 контактов.
    • Motorola 68010 — 32-разрядная архитектура, но 16-разрядное АЛУ; усовершенствование MC68000; 84000 транзисторов; 16-битная шина данных/24-битная шина адресов; частота 8-12 МГц; 64 или 68 контактов.
    • Motorola 68012
  • Второе поколение (полностью 32-разрядное ядро)
Motorola 68020
    • Motorola 68020
    • Motorola 68EC020
    • Motorola 68030
    • Motorola 68EC030
  • Третье поколение (конвейерные)
Motorola 68040
Motorola MC68EC060
    • Motorola 68060
    • Motorola 68EC060
    • Motorola 68LC060
  • Семейства — потомки m68k

Компьютеры, основанные на этих процессорах

Amiga

  • Компьютеры на базе чипсета OCS
  • Компьютеры на базе чипсета ECS
  • Компьютеры на базе чипсета AGA
  • Открытое аппаратное обеспечение Minimig и др. подобные проекты

Apple

Atari

Sharp

Sinclair Research

SUN

Советские компьютеры

Игровые системы (телевизионные приставки и автоматы), основанные на этих процессорах

Sega

SNK

Capcom

  • CPS (Capcom play system) (68000)
  • CPSC (Capcom power system changer) (68000)

Эмуляторы

Существуют программные эмуляторы как процессоров семейства MC68k, так и конкретных систем, построенных на их основе:

Примечания

  1. ↑ Jane’s Military Communications.  (англ.) / Edited by R. J. Raggett. — 8th ed. — L.: Jane’s Information Group, 1987. — P.477 — 894 p. — ISBN 0-7106-0839-X.
  2. ↑ Computers in Spaceflight: The NASA Experience. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 2 декабря 2021 года.
  3. ↑ Silvaco’s IP offers popular 32/6/8-bit embedded processors. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 26 декабря 2020 года.
  4. ↑ The MCF5235 ColdFire® V2 integrated microprocessor combines the popular ColdFire V2 core. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 23 января 2021 года.
  5. ↑ Debian на платформе Motorola 680x0. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 28 апреля 2019 года.
  6. ↑ NetBSD CPU architectures. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 27 февраля 2021 года.
  7. ↑ OpenBSD amiga. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 22 декабря 2020 года.
  8. ↑ OpenBSD mac68k. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 22 декабря 2020 года.
  9. ↑ Linux on Amiga. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 25 апреля 2021 года.
  10. ↑ AmigaOS 3.1.4 The official update you've been waiting for.. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 10 декабря 2020 года.
  11. ↑ Update to AmigaOS 3.1.4 released. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 7 ноября 2020 года.
  12. ↑ AmigaOS 3.1.4 классическая 68k. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 9 июня 2019 года.
  13. ↑ Hyperion Dealers List. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 30 октября 2020 года.
  14. ↑ AmigaOS 3.2 для 68k не за горами. Дата обращения: 3 декабря 2020. Архивировано 24 января 2020 года.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Motorola_680x0&oldid=8431698