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Motorola 68000

Agosto 11, 2021

El Motorola 68000 (MC68000) es un microprocesador CISC 16/32 -bit diseñado y comercializado por Motorola (actualmente producido por Freescale). Introducido en 1979, con la tecnología HMOS, fue el primer miembro de la exitosa familia de microprocesadores m68k de 32 bits, por lo general el software creado para este procesador es compatible con las versiones futuras del resto de la línea a pesar de que esta primera versión está limitada a un ancho de bus externo de 16-bit. Después de más de cuatro décadas en producción, la arquitectura 68000 todavía está en uso.

Motorola 68000
Información
Tipo microprocesador
Fabricante
  • Motorola
Fecha de lanzamiento 1978
[editar datos en Wikidata]
Prototipo XC68000 chip fabricado en 1979

Debe su nombre al número de transistores de los que se compone, este microprocesador ha sido utilizado, entre otros, en los Commodore Amiga, los Atari ST, los primeros Macintosh, en Sharp X68000 y las primeras PCB de videojuegos de recreativas de Capcom. El MC68000 fue lanzado al mercado en 1980 y es el primero de una familia de microprocesadores que está formada por el Motorola 68010, Motorola 68020, Motorola 68030, Motorola 68040 y el Motorola 68060. Esta familia de procesadores a menudo es designada por el término genérico 680x0, m68k, 68k o familia 68000. Motorola desarrolló también a un sucesor de los 680x0: el Coldfire.

Historia

Los 68000 surgieron del proyecto MACSS (Motorola Advanced Computer System on Silicon, Sistemas de Computación Avanzadas en Silicio de Motorola), iniciado en 1976 para desarrollar una arquitectura totalmente nueva sin mantener la compatibilidad hacia los anteriores procesadores. Sería el hermano de mayor potencia que complementara la línea de productos de 8 bits 6800 en lugar de diseñar una línea compatible. Al final, el 68000 fue provisto de un protocolo de bus con modo de compatibilidad para los dispositivos periféricos de la línea 6800, y una versión con un bus de 8 bits de datos fue producida. Sin embargo, los diseñadores se centraron principalmente en el futuro, o la compatibilidad hacia delante, lo que dio la plataforma M68K una ventaja frente posteriores arquitecturas de 32 bits en el conjunto de instrucciones. Por ejemplo, los registros de la CPU eran de 32 bits de ancho, aunque son pocas las estructuras autónomas en el procesador en sí funcionan en 32 bits a la vez. El equipo MACSS estuvo muy fuertemente infuenciado por el diseño de procesadores para minicomputadoras, tales como el PDP-11 y los sistemas VAX, que tienen un microcódigo similar.

Arquitectura

El 68000 está basado en dos bancos de 8 registros de 32 bits. Un banco es de datos (Dn) y el otro de punteros (An). Además contiene un contador de programa de 32 bits y un registro de estado de 16 bits, Siendo su parte alta el "System Byte" y la parte baja el "User Byte".

Los registros de datos (D0 a D7) se pueden usar como registros de 32 bits (.l), 16 bits (.w) y 8 bits (.b). Cualquiera de ellos puede usarse como acumulador, índice o puntero.

Realizado en tecnología HMOS y posee 64 pines sin multiplexación de señales.

Los registros de direcciones (punteros) son muy parecidos a los de datos, pero no pueden usarse como bytes y las operaciones con ellos no afectan al acarreo para poder efectuar cálculos con direcciones entre cálculos con datos. El registro A7 es el puntero de la pila (Stack Pointer) y está duplicado, habiendo un stack para el modo usuario y otro para el modo supervisor.

Contiene dos ALUs diferentes, para operar con datos y direcciones independiente y simultáneamente.

Organización interna

Modelo de memoria

Se organiza mediante el mapa de memoria física y el mapa de memoria funcional.

Modelo de registros

Todos son de 32 bits, y son los siguientes:

  • 8 registros de datos (D0/D7).
  • 8 registros de direcciones (A0/A7): el registro A7 (SP) está desdoblado en dos registros independientes (puntero de pila de supervisor o SSP y el puntero de pila de usuario o USP).
  • 1 contador de programa o PC.
  • 1 registro de estado o SR: está dividido en dos bytes: el byte de usuario (CCR) y el byte de supervisor (es un recurso privilegiado, pues solo se puede leer y escribir en modo supervisor; en modo usuario tan solo se puede leer. En caso de ser modificado en el último caso, el microprocesador salta a una ISR de violación de privilegio).
    • El byte de supervisor lo constituyen 8 bits, de los cuales 3 son la máscara de interrupciones, el bit S o de supervisor (indica si está en modo supervisor o modo usuario) y el bit T o modo de traza.

Modos de direccionamiento

Acepta los siguientes modos de direccionamiento:

  • Implícito (o inherente).
  • Inmediato.
    • Inmediato rápido.
  • Absoluto:
    • Absoluto largo.
    • Absoluto corto.
  • Directo a registro.
    • Directo a registro de datos.
    • Directo a registro de direcciones.
  • Indirecto.
    • Indirecto con postincremento.
    • Indirecto con predecremento.
    • Indirecto con desplazamiento.
      • Indirecto con índice y desplazamiento.
  • Relativo a PC con desplazamiento.
    • Relativo a PC con índice y desplazamiento.

Organización externa

Pines del MC68000

  • Buses:
    • Bus de direcciones (A1/A23): característica de ponerse en alta impedancia. Solo señales de salida. El bit A0 no sale al exterior, sino que se desdobla en dos señales: UDS y LDS, ambas activas en baja, para la selección de una palabra y de un byte par o impar.
    • Bus de datos (D0/D15): también tiene la característica de alta impedancia, y es bidireccional (tanto entrada como salida).
  • De control:
    • Control de bus asíncrono (AS', R/W', UDS', LDS' y DTACK').
    • Control de periféricos (E, VPA' y VMA'):  .
    • Control del arbitraje de bus (BR', BG' y BGACK').
    • Control de interrupciones (IPL0', IPL1', IPL2' e IPL3').
    • Control de espacio de direcciones (FC0, FC1 y FC2).
    • Control del sistema (RESET, HALT y BERR).
  • Otros:
    • Reloj (CLK): con un ciclo de trabajo del 50%.
    • Alimentación y masa (VCC y GND):  . Durante la operación normal se debe prever un requerimiento instantáneo de corriente de hasta 1,5A.

Excepciones en el MC68000

Este microprocesador tiene tres estados: estado normal, estado de parada y estado de excepción. Saltará al último de ellos al recibir tanto señales externas como internas. Sigue un modelo de excepciones vectorizada, mediante la cual a cada excepción se le asocia un número de vector de 1 byte, fijo para cada excepción, excepto para las interrupciones externas. Este número se multiplica por 4 y se obtiene la dirección del vector de excepción en memoria, que ocupan 32 bits y están en memoria de datos del supervisor, excepto para el reset, que ocupa el doble (64 bits) y está en memoria de programa de supervisor. Todas se agrupan en una tabla (llamada Tabla de Vectores de Interrupción), y se sitúa en los primeros 256 bytes de memoria.

Señales externas

  • Debida a una señal de RESET, que inicializa el microprocesador.
  • Señal de BERR, que indica un error en el bus y salta a la ISR de gestión de errores en el bus.
  • Interrupciones: petición de una interrupción, a través de los pines IPL0', IPL1', IPL2' e IPL3'. El periférico para pedir una interrupción, si es vectorizado, deposita el vector durante el ciclo de reconocimiento de interrupción.

Señales internas

  • Error de dirección: indica un direccionamiento inválido, como uno impar de palabras (Word).
  • Una instrucción ilegal o no válido.
  • Una división por cero (en el nemónico de división DIVU o DIVS).
  • Durante la comprobación de rangos (CHK).
  • Detectando un desbordamiento.
  • En la ejecución de una instrucción privilegiada en modo usuario.
  • Durante la ejecución paso a paso.
  • Excepción incondicional.

Periféricos del MC68000

MOTOROLA presentó junto con el microprocesador una gama de periféricos orientados a crear un sistema completo:

  • 68881: coprocesador matemático.
  • 68452: controlador de buses.
  • 68454: controlador de disco.
  • 68681: comunicación en serie.
  • 68451: MMU.
  • 68450: DMA.

La compatibilidad con los periféricos de su antecesor, el MC6800, fue mantenida, como por ejemplo con la VIA6522 (comunicación en paralelo mediante puertos) y, además, realizó esfuerzos para mantener la compatibilidad con dispositivos de otros fabricantes y colaboró en el protocolo VME de IEEE.

Utilización del procesador 68000

Por Apple

Apple utilizó los procesadores 68000 en el Lisa y después en los primeros Macintosh (Macintosh 128, Mac 512, Mac Plus, Mac SE y Classic).

Los Macintosh siguientes (serie LC) utilizaron procesadores 68020, posteriormente los Macintosh IIcx, IIci, IIfx, LCIII y SE/30 utilizaron los 68030.

Por último, el Quadra y último LC (LC475, LC630) tuvieron procesadores 68040 (estos últimos LC utilizaban una versión sin unidad de coma flotante denominada 68LC040).

Con la llegada de la nueva generación de Macintosh, conocidos bajo el nombre de Power Macintosh, Apple dotó a sus máquinas de procesadores PowerPC, fabricados por Motorola e IBM.

Por Atari

En su gama Atari ST. Los siguientes modelos Atari TT030 y Atari Falcon incorporaban un 68030.

Por Commodore

Commodore utilizó los procesadores 68000 en el primer modelo de Amiga, el Amiga 1000, y más tarde en sus sucesores Amiga 500, Amiga 2000 y Amiga 600. También fue utilizado en el CDTV, la incursión de Commodore en el vídeo digital interactivo doméstico.

Posteriores modelos como el Amiga 3000, Amiga 1200, Amiga 4000 y CD32 utilizaron distintos procesadores de la familia, como el 68020, 68030 y 68040.

Por Sharp

En sus computadores X68000 usaba los núcleos 68000 y 68030 aunque este último es de la Gama X68030.

Por Sinclair

El Sinclair QL utiliza la variante 68008, con un bus de 8 bits.

Por Sega

En sus videoconsolas Mega Drive y Mega CD, como procesador principal, y en la Sega Saturn como procesador de sonido, además de en toda una gama de placas arcade (Sega System 16, etc)

Por Silicon Graphics

En sus estaciones de trabajo, antes de pasarse a los microprocesadores MIPS.

Por SNK

Para la videoconsola Neo Geo.

Por Sun Microsystems

Para sus estaciones de trabajo, antes de pasarse a los microprocesadores SPARC.

Por Texas Instruments

Para sus calculadoras TI-89, TI-89 Titanium, TI-92, TI-92+ y Voyage 200.

Por NeXT

Las máquinas NeXT utilizaban procesadores 68030 y 68040.

Por Palm

El procesador Dragonball de la primera generación de PDAs de Palm (y de otros dispositivos bajo PalmOS producidos por Handspring, IBM, Sony, TRGPro, Qualcomm, Symbol...) se deriva del 68000. Los PDAs de Palm más recientes utilizan procesadores ARM.

  • Producido únicamente en el año 1989.

Segundas fuentes

Motorola ofreció acuerdos de segunda fuente muy asequibles, poniendo como única condición que la otra parte desarrollase algún dispositivo nuevo para la familia, normalmente periféricos. Muchas compañías cumplían este requisito renombrando dispositivos de sus propias familias. Esto contribuyó enormemente a la amplia difusión del 68000, llegando a ser un estándar de la industria.

Las siguientes son algunas compañías que fabricaron el 68000:

Enlaces externos

Motorola 68000, more documentation in English

  •   Datos: Q667808
  •   Multimedia: Motorola 68000

Agosto 11, 2021
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El Motorola 68000 MC68000 es un microprocesador CISC 16 32 bit disenado y comercializado por Motorola actualmente producido por Freescale Introducido en 1979 con la tecnologia HMOS fue el primer miembro de la exitosa familia de microprocesadores m68k de 32 bits por lo general el software creado para este procesador es compatible con las versiones futuras del resto de la linea a pesar de que esta primera version esta limitada a un ancho de bus externo de 16 bit Despues de mas de cuatro decadas en produccion la arquitectura 68000 todavia esta en uso Motorola 68000InformacionTipomicroprocesadorFabricanteMotorolaFecha de lanzamiento1978 editar datos en Wikidata Prototipo XC68000 chip fabricado en 1979 Debe su nombre al numero de transistores de los que se compone este microprocesador ha sido utilizado entre otros en los Commodore Amiga los Atari ST los primeros Macintosh en Sharp X68000 y las primeras PCB de videojuegos de recreativas de Capcom El MC68000 fue lanzado al mercado en 1980 y es el primero de una familia de microprocesadores que esta formada por el Motorola 68010 Motorola 68020 Motorola 68030 Motorola 68040 y el Motorola 68060 Esta familia de procesadores a menudo es designada por el termino generico 680x0 m68k 68k o familia 68000 Motorola desarrollo tambien a un sucesor de los 680x0 el Coldfire Indice 1 Historia 2 Arquitectura 3 Organizacion interna 3 1 Modelo de memoria 3 2 Modelo de registros 3 3 Modos de direccionamiento 4 Organizacion externa 4 1 Pines del MC68000 5 Excepciones en el MC68000 5 1 Senales externas 5 2 Senales internas 6 Perifericos del MC68000 7 Utilizacion del procesador 68000 7 1 Por Apple 7 2 Por Atari 7 3 Por Commodore 7 4 Por Sharp 7 5 Por Sinclair 7 6 Por Sega 7 7 Por Silicon Graphics 7 8 Por SNK 7 9 Por Sun Microsystems 7 10 Por Texas Instruments 7 11 Por NeXT 7 12 Por Palm 7 13 Segundas fuentes 8 Enlaces externosHistoria EditarLos 68000 surgieron del proyecto MACSS Motorola Advanced Computer System on Silicon Sistemas de Computacion Avanzadas en Silicio de Motorola iniciado en 1976 para desarrollar una arquitectura totalmente nueva sin mantener la compatibilidad hacia los anteriores procesadores Seria el hermano de mayor potencia que complementara la linea de productos de 8 bits 6800 en lugar de disenar una linea compatible Al final el 68000 fue provisto de un protocolo de bus con modo de compatibilidad para los dispositivos perifericos de la linea 6800 y una version con un bus de 8 bits de datos fue producida Sin embargo los disenadores se centraron principalmente en el futuro o la compatibilidad hacia delante lo que dio la plataforma M68K una ventaja frente posteriores arquitecturas de 32 bits en el conjunto de instrucciones Por ejemplo los registros de la CPU eran de 32 bits de ancho aunque son pocas las estructuras autonomas en el procesador en si funcionan en 32 bits a la vez El equipo MACSS estuvo muy fuertemente infuenciado por el diseno de procesadores para minicomputadoras tales como el PDP 11 y los sistemas VAX que tienen un microcodigo similar Arquitectura EditarEl 68000 esta basado en dos bancos de 8 registros de 32 bits Un banco es de datos Dn y el otro de punteros An Ademas contiene un contador de programa de 32 bits y un registro de estado de 16 bits Siendo su parte alta el System Byte y la parte baja el User Byte Los registros de datos D0 a D7 se pueden usar como registros de 32 bits l 16 bits w y 8 bits b Cualquiera de ellos puede usarse como acumulador indice o puntero Realizado en tecnologia HMOS y posee 64 pines sin multiplexacion de senales Los registros de direcciones punteros son muy parecidos a los de datos pero no pueden usarse como bytes y las operaciones con ellos no afectan al acarreo para poder efectuar calculos con direcciones entre calculos con datos El registro A7 es el puntero de la pila Stack Pointer y esta duplicado habiendo un stack para el modo usuario y otro para el modo supervisor Contiene dos ALUs diferentes para operar con datos y direcciones independiente y simultaneamente Organizacion interna EditarModelo de memoria Editar Se organiza mediante el mapa de memoria fisica y el mapa de memoria funcional Modelo de registros Editar Todos son de 32 bits y son los siguientes 8 registros de datos D0 D7 8 registros de direcciones A0 A7 el registro A7 SP esta desdoblado en dos registros independientes puntero de pila de supervisor o SSP y el puntero de pila de usuario o USP 1 contador de programa o PC 1 registro de estado o SR esta dividido en dos bytes el byte de usuario CCR y el byte de supervisor es un recurso privilegiado pues solo se puede leer y escribir en modo supervisor en modo usuario tan solo se puede leer En caso de ser modificado en el ultimo caso el microprocesador salta a una ISR de violacion de privilegio El byte de supervisor lo constituyen 8 bits de los cuales 3 son la mascara de interrupciones el bit S o de supervisor indica si esta en modo supervisor o modo usuario y el bit T o modo de traza Modos de direccionamiento Editar Acepta los siguientes modos de direccionamiento Implicito o inherente Inmediato Inmediato rapido Absoluto Absoluto largo Absoluto corto Directo a registro Directo a registro de datos Directo a registro de direcciones Indirecto Indirecto con postincremento Indirecto con predecremento Indirecto con desplazamiento Indirecto con indice y desplazamiento Relativo a PC con desplazamiento Relativo a PC con indice y desplazamiento Organizacion externa EditarPines del MC68000 Editar Buses Bus de direcciones A1 A23 caracteristica de ponerse en alta impedancia Solo senales de salida El bit A0 no sale al exterior sino que se desdobla en dos senales UDS y LDS ambas activas en baja para la seleccion de una palabra y de un byte par o impar Bus de datos D0 D15 tambien tiene la caracteristica de alta impedancia y es bidireccional tanto entrada como salida De control Control de bus asincrono AS R W UDS LDS y DTACK Control de perifericos E VPA y VMA E C L K 10 displaystyle E CLK 10 Control del arbitraje de bus BR BG y BGACK Control de interrupciones IPL0 IPL1 IPL2 e IPL3 Control de espacio de direcciones FC0 FC1 y FC2 Control del sistema RESET HALT y BERR Otros Reloj CLK con un ciclo de trabajo del 50 Alimentacion y masa VCC y GND V C C G N D 5 V displaystyle VCC GND 5V Durante la operacion normal se debe prever un requerimiento instantaneo de corriente de hasta 1 5A Excepciones en el MC68000 EditarEste microprocesador tiene tres estados estado normal estado de parada y estado de excepcion Saltara al ultimo de ellos al recibir tanto senales externas como internas Sigue un modelo de excepciones vectorizada mediante la cual a cada excepcion se le asocia un numero de vector de 1 byte fijo para cada excepcion excepto para las interrupciones externas Este numero se multiplica por 4 y se obtiene la direccion del vector de excepcion en memoria que ocupan 32 bits y estan en memoria de datos del supervisor excepto para el reset que ocupa el doble 64 bits y esta en memoria de programa de supervisor Todas se agrupan en una tabla llamada Tabla de Vectores de Interrupcion y se situa en los primeros 256 bytes de memoria Senales externas Editar Debida a una senal de RESET que inicializa el microprocesador Senal de BERR que indica un error en el bus y salta a la ISR de gestion de errores en el bus Interrupciones peticion de una interrupcion a traves de los pines IPL0 IPL1 IPL2 e IPL3 El periferico para pedir una interrupcion si es vectorizado deposita el vector durante el ciclo de reconocimiento de interrupcion Senales internas Editar Error de direccion indica un direccionamiento invalido como uno impar de palabras Word Una instruccion ilegal o no valido Una division por cero en el nemonico de division DIVU o DIVS Durante la comprobacion de rangos CHK Detectando un desbordamiento En la ejecucion de una instruccion privilegiada en modo usuario Durante la ejecucion paso a paso Excepcion incondicional Perifericos del MC68000 EditarMOTOROLA presento junto con el microprocesador una gama de perifericos orientados a crear un sistema completo 68881 coprocesador matematico 68452 controlador de buses 68454 controlador de disco 68681 comunicacion en serie 68451 MMU 68450 DMA La compatibilidad con los perifericos de su antecesor el MC6800 fue mantenida como por ejemplo con la VIA6522 comunicacion en paralelo mediante puertos y ademas realizo esfuerzos para mantener la compatibilidad con dispositivos de otros fabricantes y colaboro en el protocolo VME de IEEE Utilizacion del procesador 68000 EditarPor Apple Editar Apple utilizo los procesadores 68000 en el Lisa y despues en los primeros Macintosh Macintosh 128 Mac 512 Mac Plus Mac SE y Classic Los Macintosh siguientes serie LC utilizaron procesadores 68020 posteriormente los Macintosh IIcx IIci IIfx LCIII y SE 30 utilizaron los 68030 Por ultimo el Quadra y ultimo LC LC475 LC630 tuvieron procesadores 68040 estos ultimos LC utilizaban una version sin unidad de coma flotante denominada 68LC040 Con la llegada de la nueva generacion de Macintosh conocidos bajo el nombre de Power Macintosh Apple doto a sus maquinas de procesadores PowerPC fabricados por Motorola e IBM Por Atari Editar En su gama Atari ST Los siguientes modelos Atari TT030 y Atari Falcon incorporaban un 68030 Por Commodore Editar Commodore utilizo los procesadores 68000 en el primer modelo de Amiga el Amiga 1000 y mas tarde en sus sucesores Amiga 500 Amiga 2000 y Amiga 600 Tambien fue utilizado en el CDTV la incursion de Commodore en el video digital interactivo domestico Posteriores modelos como el Amiga 3000 Amiga 1200 Amiga 4000 y CD32 utilizaron distintos procesadores de la familia como el 68020 68030 y 68040 Por Sharp Editar En sus computadores X68000 usaba los nucleos 68000 y 68030 aunque este ultimo es de la Gama X68030 Por Sinclair Editar El Sinclair QL utiliza la variante 68008 con un bus de 8 bits Por Sega Editar En sus videoconsolas Mega Drive y Mega CD como procesador principal y en la Sega Saturn como procesador de sonido ademas de en toda una gama de placas arcade Sega System 16 etc Por Silicon Graphics Editar En sus estaciones de trabajo antes de pasarse a los microprocesadores MIPS Por SNK Editar Para la videoconsola Neo Geo Por Sun Microsystems Editar Para sus estaciones de trabajo antes de pasarse a los microprocesadores SPARC Por Texas Instruments Editar Para sus calculadoras TI 89 TI 89 Titanium TI 92 TI 92 y Voyage 200 Por NeXT Editar Las maquinas NeXT utilizaban procesadores 68030 y 68040 Por Palm Editar El procesador Dragonball de la primera generacion de PDAs de Palm y de otros dispositivos bajo PalmOS producidos por Handspring IBM Sony TRGPro Qualcomm Symbol se deriva del 68000 Los PDAs de Palm mas recientes utilizan procesadores ARM Producido unicamente en el ano 1989 Segundas fuentes Editar Motorola ofrecio acuerdos de segunda fuente muy asequibles poniendo como unica condicion que la otra parte desarrollase algun dispositivo nuevo para la familia normalmente perifericos Muchas companias cumplian este requisito renombrando dispositivos de sus propias familias Esto contribuyo enormemente a la amplia difusion del 68000 llegando a ser un estandar de la industria Las siguientes son algunas companias que fabricaron el 68000 Hitachi Mostek Aburrido por las exigencias de Intel para la licencia del 8086 SGS Thomsom PhilipsEnlaces externos EditarMotorola 68000 more documentation in English Datos Q667808 Multimedia Motorola 68000Obtenido de https es wikipedia org w index php title Motorola 68000 amp oldid 135737733, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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