MC68000
MC68000 – mikroprocesor CISC amerykańskiej firmy Motorola. Rozpoczął on udaną serię M68000 (znaną także jako 68k). Debiutował w roku 1979 i jest produkowany do dziś przez NXP Semiconductors[1]. Zasilany jest napięciem 5 V. Nazwa procesora 68000 pochodzi od liczby tranzystorów jaką posiadał pierwszy model tego mikroprocesora.
Opis
Jest to 32-bitowy procesor (32-bitowy licznik programu, 32-bitowa przestrzeń adresowa i 32-bitowe rejestry), jednak z 16-bitową szyną danych. Poza tym procesor ma 24-bitową szynę adresową, wobec czego najstarszy bajt wszystkich rejestrów adresowych (w tym licznika programu) nie ma żadnego znaczenia.
Należy dodać, że szyna adresowa jest w rzeczywistości 23-bitowa, brakuje najmłodszego bitu. Z tego powodu mikroprocesor może generować („wystawiać”) tylko parzyste adresy. Magistrala danych jest wewnątrz CPU buforowana przez szesnastobitowy bufor, do którego wstępnie odczytywane są dane z pamięci. W przypadku żądania odczytu bajtu spod nieparzystego adresu procesor podejmuje przetwarzanie młodszej części tego bufora, starszej zaś w przeciwnym wypadku. Odczyt słowa spod nieparzystego adresu jest niemożliwy – wymagałoby to obecności dwóch buforów danych i rozłożenia całej operacji na kilka kroków, czego procesor 68000 nie potrafi. Dalsze modele procesorów z tej serii są pozbawione tej niedogodności.
Procesor posiada cztery rodzaje rejestrów:
- 8 32-bitowych rejestrów danych (ogólnego przeznaczenia): D0 - D7
- 8 32-bitowych rejestrów adresowych A0 - A7, z których A7 (zrealizowany jako dwa rejestry sprzętowe) wykorzystywany jest jako specjalny wskaźnik stosu przy pracy w trybach użytkownika i nadzorcy
- 32-bitowy rejestr licznika programu PC
- 16-bitowy rejestr statusowy SR
Dostępne są następujące tryby adresowania:
- bezpośredniego rejestru danych – Dn
- bezpośredniego rejestru adresowego – An
- pośredniego rejestrem adresowym – (An)
- pośredniego rejestrem adresowym z postinkrementacją – (An)+
- pośredniego rejestrem adresowym z predekrementacją – -(An)
- pośredniego rejestrem adresowym z przesunięciem – w(An)
- pośredniego rejestrem adresowym z indeksem – b(An,Dn.[L,W]); b(An,Am.[L,W])
- absolutnego krótkiego – w
- absolutnego długiego – l
- licznikiem programu z przesunięciem – w(PC)
- licznikiem programu z indeksem – b(PC,Dn.[L,W]); b(PC,An.[L,W])
- natychmiastowe – #x
- rejestru statusowego – SR
- rejestru kodów warunków – CCR
Procesor ma dwa tryby pracy, użytkownika (user mode) i nadzorcy (supervisor mode). W trybie użytkownika wykonywane są programy aplikacyjne, w trybie nadzorcy – kod systemu operacyjnego. W porównaniu z trybem nadzorcy tryb użytkownika ma ograniczenia w dostępie do zasobów maszyny (niedostępne są krytyczne dla bezpieczeństwa systemu rejestry oraz obszary pamięci), dysponuje też nieco mniejszą listą rozkazów. Zestaw rejestrów nadzorcy i użytkownika jest ten sam z wyjątkiem wskaźnika stosu (są dwa oddzielne rejestry A7) oraz starszego bajtu rejestru statusu dostępnego tylko w trybie nadzorcy.
Wersje
Oryginalna wersja MC68000 nie jest już produkowana. Przez Freescale Semiconductor wytwarzane są wersje unowocześnione:
- MC68HC000 – wersja CMOS procesora MC68000
- MC68HC001 – wersja MC68000, która może pracować z 8-bitową i 16-bitową szyną danych
- MC68SEC000 – niskonapięciowa wersja MC68000 (zasilana napięciem 3.3V)
Wykorzystywany w komputerach Amiga, Apple, Atari, wielu drukarkach, kopiarkach, faksach firm Adobe i Hewlett-Packard oraz urządzeniach sieciowych firmy Cisco.
Motorola 68000 w systemach komputerowych
Procesory tej rodziny zaliczane są do bardzo wydajnych produktów dostępnych ówcześnie na rynku (w tej klasie, np. cenowej).
Za ich sprawą powstało wiele pionierskich architektur o niemałym wpływie na historię multimediów i rozrywki domowej (np. gier komputerowych, demosceny itp.). Do komputerów takich zaliczyć można:
Komputery te umożliwiały wykonanie wszystkich tych czynności obliczeniowych co konkurencja, lecz dodatkowo oferowały bogate możliwości multimedialne oraz nowatorskie rozwiązania, np. systemowe (co wiązało się z nowoczesną architekturą procesorów tej rodziny). Za sprawą atrakcyjnej oprawy multimedialnej programów owe trzy rodziny komputerów miały niemały wpływ na rozwój informatyki, jego popularyzację (dostępność) oraz edukację.
Graficzne interfejsy użytkownika
Wszystkie te trzy komputery domowe wyposażone były w innowacyjne systemy okienkowe. Dzięki zastosowaniu w nich procesorów Motorola 68000 gwarantujacych niezbędną wydajność, systemy te funkcjonowały prawie jak te dzisiejsze (ze względu na wygodę i funkcjonalność).
Wszelkie inne komputery, jeszcze przez wiele lat nie radziły sobie z graficznymi systemami (czy nakładkami na system), głównie z powodu wykorzystania innych mniej wydajnych procesorów oraz przestarzałych architektur. Zaliczyć do nich można komputery zgodne z IBM PC (pecety), na które powstawał np. system Microsoft Windows.
W Amidze zdecydowano się zastosować nawet wielozadaniowy system operacyjny, porównywalny do tego z Windows 95 (czyli o 10 lat późniejszego).
Systemy tych komputerów to odpowiednio:
Systemy wbudowane
Z całej rodziny szczególnie procesor 68000 odgrywa do dziś znaczącą rolę w kategorii systemów wbudowanych. Dzięki wspomnianej wydajności w oparciu o niego wyprodukowano wiele m.in. interaktywnych systemów multimedialnych, np. kilka tysięcy różnych gier automatowych (np. cała seria Metal Slug i inne).
Zobacz też
- architektury komputerowe
- XT/370 - IBM PC mogący pracować jako System/370 dzięki posiadaniu procesorów Motoroli 68000.
Przypisy
- ↑ Low Cost 32-Bit Microprocessor (Including HC000, HC001, EC000 and SEC000)|NXP. [dostęp 2017-02-03]. (ang.).