MC68000

Z Wikipedii

Motorola 68000 na tle komputera Amiga 600

Procesor 68000 z roku 1979

MC68000 – mikroprocesor CISC amerykańskiej firmy Motorola. Rozpoczął on udaną serię M68000 (znaną także jako 68k). Debiutował w roku 1979. Zasilany jest napięciem 5V. Nazwa procesora 68000 pochodzi od liczby tranzystorów jaką posiadał pierwszy model tego mikroprocesora.

Spis treści

1 Opis
2 Wersje
3 Motorola 68000 w systemach komputerowych
- 3.1 Graficzne interfejsy użytkownika
- 3.2 Systemy wbudowane
4 Zobacz też

[edytuj] 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.

Rejestry procesora MC68000

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 za wyjątkiem wskaźnika stosu (są dwa oddzielne rejestry A7) oraz starszego bajtu rejestru statusu dostępnego tylko w trybie nadzorcy.

[edytuj] 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.

[edytuj] 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.

[edytuj] 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:

Atari ST: TOS/GEM
Commodore Amiga: AmigaOS
Apple Macintosh: Mac OS

[edytuj] 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 np. interaktywnych systemów multimedialnych, np. kilka tysięcy różnych gier automatowych (np. cała seria Metal Slug).