Motorola 68000

"68000" або "68k"
Розрядність	32-біт
Поява	1979
Тип архітектури	CISC
Порядок байтів	Big-endian
Регістри
Загального призначення	8 × 32-біт 7 адресних регистрів

Серія Motorola 68000 (також відома як 680x0, m68000, m68k або 68k) — родина 32-х розрядних мікропроцесорів архітектури CISC. У 1980-х і на початку 1990-х років використовувалися у персональних комп'ютерах і робочих станціях, і були основними конкурентами процесорів x86 від Intel. Найбільш відомі застосування — ранні комп'ютери Apple Macintosh, Sharp X68000, Commodore Amiga, Sinclair QL, Atari ST, Neo Geo, Sega Genesis (Mega Drive), Atari Jaguar та Commodore CDTV. У 21-му столітті похідні від процесорів 68000 знаходять застосування у вбудованих системах.

Досерійний чіп XC68000, виготовлений 1979 року

Motorola припинила виробництво серії 68000 1994-го року, натомість зосередившись на архітектурі PowerPC, яка розроблялася спільно з IBM і Apple Inc. у рамках альянсу AIM alliance.

Сфера застосування

Лінійка процесорів m68k використовувалася на різних системах, від калькуляторів Texas Instruments, TI-89, до критичних систем управління Спейс Шаттла.

На базі процесорів m68k було побудовано безліч платформ персональних комп'ютерів, найвідомішими з яких є: Apple Macintosh, Commodore Amiga та Atari ST. Популярний Кишеньковий комп'ютер Palm також спочатку використовував процесори Motorola. Виробники обирали ці процесори через наявність зручних інструментальних засобів, продуманої архітектури, швидке проходження етапів від дослідного зразка до готового продукту.

На базі процесорів Freescale ColdFire та DragonBall проектуються^{[джерело?]} переважно вбудовані системи, у минулому також деякі КПК. Архітектура m68k підтримується операційними системами Debian Linux, NetBSD та OpenBSD, також ентузіасти іноді оновлюють й інші дистрибутиви Linux. Пропрієтарні ОС AmigaOS 4 та MorphOS підтримують архітектуру m68k на рівні JIT-емуляції).

Модифікована версія 68000 була основою апаратного емулятора мейнфрейму IBM System/370 у комп'ютері IBM XT/370.

Архітектура

Асемблер M68k багато в чому схожий на асемблер систем PDP-11 та VAX. Попри певні відмінності, наприклад, поділ регістрів загального призначення на спеціалізовані регістри адрес і регістри даних, архітектура 68000 багато в чому — 32-бітна версія PDP-11.

Набір інструкцій «ортогональніший», ніж у багатьох процесорів, що з'явилися раніше (наприклад, Intel 8080), або після (сімейство x86). На практиці це означає, що можливо вільно комбінувати операції та операнди, з усім багатством режимів адресації, не замислюючись про обмеження сумісності конкретної операції і набору операндів. Ця особливість суттєво полегшує програмування на асемблері 68k, певною мірою наближаючи його до мов високого рівня, а також істотно полегшує створення коду компіляторами.

Інструкції 68k можна поділити на декілька великих груп:

Операції з пам'яттю (Load & store — Move.B, Move.W, Move.L);
Арифметика (Add, Sub, Mul, Div);
побітно зсув (вліво і вправо, логічне та арифметичне);
Циклічні бітові зсуви (ROR, ROL, ROXL, ROXR);
Логічні операції (And, Or, Not, EOr);
Конверсія типів (байт у слово і навпаки);
Умовне і безумовне розгалуження (Bra, BCS, BEq, BNE, BHI, BLO, BMI, BPL, etc.);
Виклик підпрограм і повернення з них (BSR, RTS);
Управління стеком (push, pop);
Виклик і обробка переривань;
Обробка помилок і виняткових ситуацій.

Процесори родини Motorola 68k

Перше покоління

- Motorola 68000 — гібрид 16/32 бітного чипа; 68000 транзисторів; 16 бітна шина даних/24 бітна шина адрес; частота 8-16 МГц; 64 або 68 контактів.
  - DIP версії
  - PGA версії
    - Motorola 68HC000RC10
    - Motorola 68000R12
  - PLCC версії
- Motorola 68008 — гібрид 8/16/32 бітного чипа; 70000 транзисторів; 8 бітна шина даних/20 бітна шина адрес; частота 8-10 МГц; 48 контактів.
- Motorola 68010 — гібрид 16/32 бітного чипа; удосконалення MC68000; 84000 транзисторів; 16 бітна шина даних/24 бітна шина адрес; частота 8-12 МГц; 64 або 68 контактів.
- Motorola 68012
Друге покоління (повністю 32-бітові)

Motorola 68020

Третє покоління (конвеєрні)

Motorola 68040

Четверте покоління (суперскалярні)

Motorola MC68EC060

Родини — нащадки m68k
- Motorola CPU32 (також відомі як Motorola 68330)
- Motorola 68360 (також відомі як QUICC)
- ColdFire
- Motorola DragonBall

Комп'ютери, засновані на цих процесорах

Amiga

Apple

MC68000

MC68020

MC68030

MC68040

MC68HC000

PowerBook 100

MC68LC040

Macintosh Centris 610
Macintosh LC 475, 575, 580
Macintosh Quadra 605
Macintosh Perfoma 475, 476, 575—578
PowerBook 190, 190cx, 520, 520c, 540, 540c, Duo 280, Duo 280c

Sun Microsystems

Радянські комп'ютери

Беста^[ru] (68020)

Ігрові системи (телевізійні приставки та автомати), засновані на цих процесорах

Sega

Genesis / Genesis II / Mega Drive / Mega Drive II (68000)
Mega-CD (68000)
Nomad (68000)

SNK

Neo Geo AES (68000)
Neo Geo MVS (68000)

Capcom

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

Емулятори

Існують програмні емулятори як процесорів родини MC68k, так і конкретних систем, побудованих на їх основі:

Джерела

Література

Motorola Literature Distribution, Phonenix, AZ (1992). M68000 Family Programmer's Reference Manual. [motorola]. pp. 1-1. ISBN 0-13-723289-6.
DTACK GROUNDED, The Journal of Simple 68000/16081 Systems Issue # 29 — March 1984 p9
«Company Briefs», The New York Times, September 21, 1985, available from TimesSelect (subscription).
«68HC001 obsoletes 68008.», Microprocessor Report, June 20, 1990; available from HighBeam Research (subscription).
«Motorola streamlines 68000 family; „EC“ versions of 68000, '020, '030, and '040, plus low-end 68300 chip.», Microprocessor Report, April 17, 1991; available from HighBeam Research (subscription).
«Motorola reveals MC68SEC000 processor for low power embedded applications», Motorola press release, November 18, 1996; archived by Internet Archive on March 28, 1997.

Посилання

Motorola MC68000 Family Programmer's Reference Manual [Архівовано 24 вересня 2015 у Wayback Machine.]
comp.sys.m68k FAQ
CAST, Inc. (68000 IP provider) [Архівовано 8 квітня 2009 у Wayback Machine.]
Descriptions of assembler instructions [Архівовано 25 вересня 2004 у Wayback Machine.]
68000 images and descriptions at cpu-collection.de [Архівовано 16 березня 2012 у Wayback Machine.]
'Chips: Of Diagnostics & Debugging' Article [Архівовано 14 квітня 2021 у Wayback Machine.]
The Vintage Mac Museum: 9inch/mono Display 68000 ONLY
EASy68K [Архівовано 3 березня 2009 у Wayback Machine.], an open-source 68k assembler for Windows.
CAST, Inc. (68000 IP provider) [Архівовано 8 квітня 2009 у Wayback Machine.]
Digital Core Design (68000 IP provider) [Архівовано 6 липня 2012 у Wayback Machine.]

Це незавершена стаття про апаратне забезпечення.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.