Motorola 68020 - Motorola 68020

Motorola68020
Genel bilgi
başlatıldı 1984
Tarafından tasarlandı Motorola'nın
Verim
Maks. CPU saat hızı 12,5 MHz ila 33 MHz
veri genişliği 32 bit
Adres genişliği 32 bit
önbellek
L1 önbellek 256 bayt Önbellek
Mimari ve sınıflandırma
Komut seti Motorola 68000 serisi
Fiziksel Özellikler
transistörler
Paket(ler)
Ürünler, modeller, çeşitler
Varyant(lar)
Tarih
selefi Motorola 68010
Varis 68030
XC68020, 68020'nin bir prototipi

Motorola 68020 ( " altmış sekiz-sıfır-yirmi ", " altmış sekiz-sıfır-iki-oh " veya " altı-sekiz-oh-iki-oh ") bir olan 32 bit mikroişlemci gelen Motorola 1984 yılında yayımlanan, 68EC020 olarak bilinen daha düşük maliyetli bir sürüm de kullanıma sunuldu . Motorola tasarımlarında ortak olan adlandırma uygulamalarına uygun olarak, 68020 genellikle "020" olarak adlandırılır ve "oh-two-oh" veya "oh-yirmi" olarak telaffuz edilir.

Açıklama

Motorola68020

68020, 16 bit veri ve 24 bit adres yollarına sahip ilk 680x0 modellerine kıyasla 32 bit dahili ve harici veri ve adres yollarına sahiptir. 68020 en ALU 68000 nedeniyle 16-bit ALU iki saat çevrimi en az aldı ise, yani bir saat çevriminde 32-bit işlemleri gerçekleştirebilir, aynı zamanda doğal olarak, 32-bit. Daha yeni paketleme yöntemleri, daha önceki ikili hat içi paketleme yönteminin gerektirdiği büyük boyut olmadan '020'nin daha fazla harici pime sahip olmasına izin verdi . 68EC020, 24 bitlik bir adres veriyolu aracılığıyla maliyeti düşürdü. 68020, 12 MHz ila 33 MHz arasında değişen hızlarda üretildi.

Motorola 68020 kalıp atış
Motorola XC68020'nin alttan görünümü

68010 üzerindeki iyileştirmeler

68020, 32-bit aritmetik mantık birimi (ALU), 32-bit harici veri ve adres yollarına sahiptir. Ekstra talimatlar ve ek adresleme modları ekler. 68020 (ve 68030) uygun bir üç aşamalı boru hattına sahiptir. 68010, döngüleri etkin bir şekilde küçük bir talimat önbelleği olan şey arasında hızlandıran bir "döngü modu"na sahip olsa da, yalnızca iki kısa talimat içeriyordu ve bu nedenle çok az kullanıldı. 68020 bunu 256 baytlık uygun talimat önbelleği ile değiştirdi, gerçek çip üzerinde önbelleğe sahip ilk 68k serisi işlemci.

Önceki 68000 ve 68010 işlemciler, bellekteki sözcük (16-bit) ve uzun sözcük (32-bit) verilerine yalnızca sözcük hizalıysa (eşit bir adreste bulunursa) erişebilirdi. 68020'nin veri erişimiyle ilgili hizalama kısıtlaması yoktur. Doğal olarak, hizalanmamış erişimler, fazladan bir bellek erişimi gerektirdiğinden, hizalanmış erişimlerden daha yavaştır.

68020, 64 adet dört baytlık giriş olarak düzenlenmiş, 256 baytlık küçük bir doğrudan eşlemeli talimat önbelleğine sahiptir. Küçük olmasına rağmen, birçok uygulamanın performansında hala önemli bir fark yarattı. Otobüs trafikte çıkan azalma ağır güvenerek sistemlerinde özellikle önemliydi DMA .

Yardımcı işlemci desteği

68020, sekiz adede kadar yardımcı işlemciyi destekleyen bir yardımcı işlemci arabirimine sahiptir . Ana CPU , "F-hattı" talimatlarını tanır (en önemli dört işlem kodu bitinin tümü birdir) ve bu talimatları yürütmek için bir yardımcı işlemci ile etkileşim kurmak için özel veri yolu döngüleri kullanır. İki tür yardımcı işlemci tanımlanmıştır: kayan nokta birimleri ( MC68881 veya MC68882 FPU'lar ) ve disk belleği yönetim birimi ( MC68851 PMMU). Bir CPU ile yalnızca bir PMMU kullanılabilir. Prensipte, bir CPU ile birden fazla FPU kullanılabilir, ancak bu yaygın olarak yapılmadı. Yardımcı işlemci arabirimi eşzamansızdır, bu nedenle yardımcı işlemcileri CPU'dan farklı bir saat hızında çalıştırmak mümkündür.

Çoklu işlem özellikleri

Devam eden bölünmez bir okuma-değiştirme-yazma döngüsünü belirtmek için bir RMC pini kullanılarak harici olarak çoklu işlem desteği uygulanır . Diğer tüm işlemciler, döngü tamamlanana kadar bellek erişimlerini kapalı tutmak zorundadır. Çoklu işleme için yazılım desteği, TAS , CAS ve CAS2 talimatlarını içerir.

Çok işlemcili bir sistemde, yardımcı işlemciler CPU'lar arasında paylaşılamaz. Yardımcı işlemci, veri yolu hatası ve adres hatası istisnalarından kaynaklanan sorunları önlemek için, genellikle çok işlemcili bir sistemde tüm CPU'ların aynı model olması ve tüm FPU'ların da aynı model olması gerekiyordu.

Komut seti

Yeni talimatlar, süpervizör durumuna yönelik bazı küçük iyileştirmeler ve uzantılar, çok işlemli bir sistemin yazılım yönetimi için çeşitli talimatlar (68060'ta kaldırılmıştır), fazla kullanılmayan (ve kaldırılan) yüksek seviyeli diller için bazı destek içerir. gelecekteki 680x0 işlemciler), daha büyük çarpma (32×32→64 bit) ve bölme (64÷32→32 bit bölüm ve 32 bit kalan) komutları ve bit alanı manipülasyonları.

Yeni adresleme modları , önceden var olan modların çoğuna ölçeklenmiş indeksleme ve başka bir dolaylılık düzeyi ekler .

68000'in bir 'denetçi modu' olsa da, 'MOVE from SR' tek talimatının ayrıcalıksız ancak hassas olması nedeniyle Popek ve Goldberg sanallaştırma gereksinimlerini karşılamadı . 68010 ve sonrasında, sanallaştırma yazılımını daha iyi desteklemek için bu ayrıcalıklı hale getirildi.

Mimari

Motorola 68020 kayıtları
3 1 ... 2 3 ... 1 5 ... 0 7 ... 0 0 (bit konumu)
Veri kayıtları
D0 Veri 0
D1 Veri 1
D2 Veri 2
D3 Veri 3
D4 Veri 4
D5 Veri 5
D6 Veri 6
D7 Veri 7
Adres kayıtları
A0 Adres 0
A1 adres 1
A2 Adres 2
A3 Adres 3
A4 Adres 4
A5 Adres 5
A6 Adres 6
Yığın işaretçileri
A7 / USP Yığın İşaretçisi (kullanıcı)
A7' / SSP Yığın İşaretçisi (gözetmen)
Program sayıcı
bilgisayar Program sayıcı
Durum Kodu Kayıt
  1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 (bit konumu)
  T S m 0 ben 0 0 0 x n Z V C CCR

Tam 32 bit dahili ve harici adres veriyolları ile adres kayıtları (A0'dan A7'ye kadar) tam 32 bit genişliklerini kullanabilir ve 4 GB'lık adres alanının tamamını adresleyebilirdi.

Adres kayıtlarının daha geniş etkin genişlikleri, " 32-bit temiz " olarak kabul edilmeyen önceki yazılımlar için bazı problemler ortaya çıkardı . Bazı programlar, daha önceki 680x0 CPU'ların bu yüksek bitleri güvenli bir şekilde görmezden geleceği anlayışıyla, çeşitli bayrak bitlerini içermek için yüksek 8 bitlik (bitler 24-31) adresleri kullandı. 68020 ve sonraki CPU'lar için mevcut olan daha büyük fiziksel adres alanına uyum sağlamak için bu tür yazılımların yeniden yazılması gerekiyordu.

kullanım

68020, Apple Macintosh II ve Macintosh LC kişisel bilgisayarlarında , Sun 3 iş istasyonlarında, Amiga 1200'de (not: Amiga 1200, daha düşük maliyetli 68EC020 varyantını kullandı), Hewlett-Packard 8711 Serisi Ağ Analizörlerinde ve daha sonraki HP üyelerinde kullanıldı. 9000 /300 ailesi ve Alpha Microsystems AM-2000. Ayrıca 68020, Miracle Systems tarafından Süper Altın Kart arayüzünde Sinclair QL bilgisayarının 68008'ine alternatif bir yükseltmeydi .

Amiga 2500 ve A2500UX, 68020, 68881 kayan nokta birimi ve 68851 Bellek Yönetim Birimi kullanılarak A2620 Hızlandırıcı ile birlikte gönderildi. 2500UX, Amiga Unix ile birlikte gelir ve '020 veya '030 işlemci gerektirir.

80'lerin ortasından 90'ların sonlarına kadar bir dizi dijital osiloskop , LeCroy 9300 Serisi de dahil olmak üzere 68020'yi kullandı ("C" son eki modelleri de dahil olmak üzere daha yüksek modeller, daha güçlü 68EC030 kullandı ; 68020 işlemcili 9300 modelleri yükseltilebilir için 68EC030 işlemci kurulu değişikliği) ve daha önceki LeCroy 9400 serisi ile (kullanılan 9400 / 9400A hariç tüm modeller 68000 ), belli birlikte Tektronix TDS Serisi modelleri. HP 54520, 54522, 54540 ve 54542, 68882 matematik yardımcı işlemcisiyle birlikte 68020'yi de kullanır.

Aynı zamanda TGV trenlerinde raylar aracılığıyla trenlere gönderilen sinyalizasyon bilgilerini deşifre etmek için kullanılan işlemcidir . Ayrıca Eurofighter Typhoon savaş uçaklarının uçuş kontrol ve radar sistemlerinde kullanılmaktadır .

Nortel Networks DMS-100 telefon merkezi ofis anahtarı , SuperNode bilgi işlem çekirdeğinin ilk mikroişlemcisi olarak 68020'yi de kullandı .

varyant

Motorola MC68EC020

68EC020 ikisi arasındaki temel fark 68EC020 sadece bu nedenle oldukça dolu 68020'nin 32 bit adres yolu yerine, 24 bit adres yolu vardır ve olmasıdır Motorola 68020. daha düşük maliyetli versiyonudur sadece yapabiliyor adres 16 MB bellek.

Amiga 1200 bilgisayar ve Amiga CD32 oyun konsolu kullanmak maliyet azaltılmış 68EC020; Namco Sistemi 22 , Taito F3 ve Konami GX panoları da bu işlemciyi kullanılır çarşı. Atari Jaguar II prototip de bu orijinal 68000 yerine özellikli Atari Jaguar konsoluna. Ayrıca lazer yazıcılarda kullanım alanı buldu. Apple bunu LaserWriter IIɴᴛx'te kullandı. Kodak bunu Ektaplus 7016PS'de, Dataproducts ise LZR 1260'ta kullandı.

2014 yılında Rochester Electronics , 68020 mikroişlemci için üretim kapasitesini yeniden oluşturdu ve bugün hala kullanılabilir durumda.

Teknik veri

Resmi ad MC68020
CPU saat hızı 12.5, 16.67, 20, 25, 33 MHz (minimum 8 MHz, çip üzerinde saat üretimi yok)
Gerilim beslemesi 5V
Maksimum güç 1,75W
Üretim süreci HCMOS, 3/8" silikon parça
çip taşıyıcı PGA 169 (114 pin kullanıldı) 34,16 mm × 34,16 mm (soğutucu olmadan 53 °C/W)
Adres veri yolu 32 bit (4 GB doğrudan doğrusal erişilebilir)
veri yolu 32 bit
Komut seti 101 CISC talimatları
önbellek 256 bayt Önbellek
Kayıt olmak
  • Adres işlemleri için 7 (32-bit)
  • Veri işlemleri için 8 (32-bit)
Şube yönetimi Şube tahmini:
  • Sabit şube tahmini, şube asla alınmayan yaklaşım
transistörler ~200 000
Verim 10 MIPS @ 33 MHz

Referanslar

Dış bağlantılar