모토로라 68020

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모토로라 68020

일반 정보
시작됨	1984
설계자	모토로라
퍼포먼스
최대 CPU 클럭 속도	12.5MHz ~ 33MHz
데이터 폭	32비트
주소 폭	32비트
캐시
L1 캐시	256바이트 명령 캐시[1]: 578 [2]
건축과 분류
명령 집합	모토로라 68000 시리즈
물리적 사양
트랜지스터	~200,000[1]: 577
패키지	PGA 169 (114핀 사용) 34.16 mm × 34.16 mm[1]: 577 (53 °C/W, Heatsink 미사용)[2]
제품, 모델, 모델
변종	68EC020
역사
전임자	모토로라 68010
후계자	모토로라 68030

모토로라 68020("xty-88-oh-20", "xty-8-oh-2oh" 또는 "68-oh-2oh")은 1984년에 출시된 모토로라의 32비트 마이크로프로세서다.68EC020으로 알려진 저비용 버전도 이용할 수 있게 되었다.모토로라 디자인에서 흔히 볼 수 있는 명명 관행을 따라, 68020은 보통 "oh-two-oh" 또는 "oh-20"으로 발음되는 "020"으로 불린다.

설명

68020은 내부 및 외부 데이터 및 주소 버스를 32비트나 보유하고 있으며, 초기 680x0 모델은 16비트 데이터와 24비트 주소 버스를 갖추고 있다.68020의 ALU도 기본적으로 32비트여서 한 번의 클럭 사이클로 32비트 연산을 수행할 수 있는 반면, 68000은 16비트 ALU로 인해 최소 두 번의 클럭 사이클이 필요했다. 더 새로운 포장 방법을 통해 '020'은 이전의 이중 인라인 패키지 방식이 필요로 했던 큰 크기 없이 더 많은 외부 핀을 특징으로 할 수 있게 되었다.68EC020은 24비트 주소 버스를 통해 비용을 낮췄다.68020은 12MHz에서 33MHz까지의 속도로 생산되었다.

68010에 대한 개선 사항

68020에는 32비트 산술 논리 단위(ALU), 32비트 외부 데이터 및 주소 버스가 있다.추가 지침과 주소 지정 모드를 추가한다.68020(및 68030)은 적절한 3단 송유관을 갖추고 있다.68010은 "루프 모드"를 가지고 있어서 사실상 아주 작은 명령 캐쉬인 루프를 돌렸지만, 그것은 단지 두 개의 짧은 명령만을 가지고 있었기 때문에 거의 사용되지 않았다.68020은 이것을 256바이트의 적절한 명령 캐시로 대체했는데, 이는 진정한 온칩 캐시 메모리를 특징으로 하는 최초의 68k 시리즈 프로세서였다.

이전의 68000 및 68010 프로세서는 워드 정렬( 짝수 주소에 위치)된 경우 메모리에 있는 워드(16비트)와 롱 워드(32비트) 데이터에만 액세스할 수 있었다.68020은 데이터 액세스에 대한 정렬 제한이 없다.자연스럽게 정렬되지 않은 액세스는 추가 메모리 액세스가 필요하기 때문에 정렬된 액세스보다 느리다.

68020은 작은 256바이트의 직접 매핑 명령 캐시를 가지고 있으며, 64개의 4바이트 항목으로 배열되어 있다.비록 작지만, 그것은 여전히 많은 애플리케이션의 성능에서 큰 차이를 만들었다.결과적으로 버스 트래픽의 감소는 DMA에 크게 의존하는 시스템에서 특히 중요했다.

코프로세서 지원

68020에는 최대 8개의 코프로세서를 지원하는 코프로세서 인터페이스가 있다.주 CPU는 "F-라인" 명령어(가장 중요한 네 개의 opcode 비트 모두를 하나로 함)를 인식하고, 이러한 명령을 실행하기 위해 특수한 버스 사이클을 사용하여 코프로세서와 상호 작용한다.두 가지 유형의 코프로세서를 정의했다: 부동 소수점 단위(MC68881 또는 MC68882 FPU)와 페이징 메모리 관리 단위(MC68851 PMMU).CPU에는 하나의 PMMU만 사용할 수 있다.원칙적으로는 CPU와 함께 여러 FPU를 사용할 수 있었지만, 일반적으로는 그렇지 않았다.코프로세서 인터페이스는 비동기적이기 때문에 CPU와 다른 클럭 속도로 코프로세서를 실행할 수 있다.

다중 처리 기능

다중 처리 지원은 분리할 수 없는 읽기-수정-쓰기 사이클이 진행 중임을 나타내기 위해 RMC 핀을^[3] 사용하여 외부에서 구현된다.다른 모든 프로세서는 사이클이 완료될 때까지 메모리 액세스를 보류해야 한다.^[4]다중 처리를 위한 소프트웨어 지원에는 TAS, CAS 및 CAS2 지침이 포함된다.

멀티프로세서 시스템에서는 CPU 간에 코프로세서를 공유할 수 없었다.코프로세서, 버스 오류 및 주소 오류 예외로부터의 반환 문제를 피하기 위해, 일반적으로 다중 프로세서 시스템에서는 모든 CPU가 동일한 모델이어야 하며, 모든 FPU도 동일한 모델이어야 했다.

명령 집합

새로운 지침에는 감독자 상태에 대한 약간의 사소한 개선 및 확장, 다중 처리 시스템의 소프트웨어 관리에 대한 몇 가지 지침(68060년 제거), 많이 사용되지 않은 고급 언어에 대한 일부 지원(미래 680x0 프로세서에서 제거), 더 큰 증가(32×32→64비트), 그리고분할(64÷32→32비트의 몫과 32비트의 나머지) 지침 및 비트 필드 조작.

새로운 어드레싱 모드는 스케일링 인덱싱과 또 다른 레벨의 기존 모드에 추가된다.

68000은 '감독자 모드'를 가지고 있었지만, 단일 명령 'MOVE from SR'가 권한은 없지만 민감하기 때문에 포펙과 골드버그 가상화 요구 사항을 충족하지 못했다.68010년 이후부터는 가상화 소프트웨어를 더 잘 지원하기 위해 이러한 특권을 누리게 되었다.

건축

Motorola 68020 등록부

31 ... 23 ... 15 ... 07 ... 00 (비트 위치) 데이터 레지스터 D0 데이터 0 D1 데이터 1 D2 데이터 2 D3 데이터 3 D4 데이터 4 D5 데이터 5 D6 데이터 6 D7 데이터 7 주소 레지스터 A0 주소 0 A1 주소 1 A2 주소 2 A3 주소 3 A4 주소 4 A5 주소 5 A6 주소 6 포인터 쌓기 A7 / USP 스택 포인터(사용자) A7' / SSP 스택 포인터(감독자) 프로그램 카운터 PC 프로그램 카운터

상태 코드 레지스터 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 (비트 위치) T S M 0 I 0 0 0 X N Z V C CCR

전체 32비트 내부 및 외부 주소 버스를 통해 주소 레지스터(A0 ~ A7)는 전체 32비트 폭을 활용할 수 있었고, 전체 4GB 주소 공간을 처리할 수 있었다.

주소 레지스터의 유효 폭이 클수록 "32비트 클린"으로 간주되지 않았던 이전 소프트웨어에 문제가 발생하였다.일부 프로그램은 이전의 680x0 CPU가 이러한 높은 비트를 안전하게 무시한다는 이해와 함께 다양한 플래그 비트를 포함하기 위해 높은 8비트(비트 24-31)의 주소를 사용했다.이러한 소프트웨어는 68020 이상의 CPU에서 사용할 수 있는 더 큰 물리적 주소 공간에 적응하기 위해 다시 작성되어야 했다.

사용법

68020은 Apple Macintosh II 및 Macintosh LC 개인용 컴퓨터, Sun-3 워크스테이션, Amiga 1200(68EC020 모델), Hewlett-Packard 8711 Series Network Analyzer, HP 9000/320, HP 9000/330 및 Alpha Microsystems AM-2000에서 사용되었다.68020은 미라클 시스템즈의 슈퍼 골드 카드 인터페이스에서 싱클레어 QL의 68008에 대한 대체 업그레이드였다.

아미가 2500과 A2500UX는 선택적으로 68020, 68881 FPU 및 68851 MMU를 사용하여 A2620 Accelerator와 함께 선적되었으며, 2500UX는 아미가 유닉스와 함께 선적되어 '020 또는 '030 프로세서가 필요하다.

디지털 oscilloscopes의 평생은 late-90s기 위해 번호, 그 LeCroy 9300 Series[5]("C"접미사 모델을 포함 상위 목표 모델;[6] 68020프로세서로 9300 모델들은 68EC030에 CPUboard[7]의 교체를 통해 업그레이드될 수 있는 더 강력한 68EC030을 사용했다)서 좀 더 일찍 LeCroy 9400 시리즈(모든 모드 포함은 68020을 사용했다.ls[8][9][10][11]exclud특정 Tektronix TDS Series 모델과 함께 68000을^[12] 사용한 9400/9400A를 포함.^[13]HP 54520, 54522, 54540 및 54542도 68882 FPU와 함께 68020을 사용한다.^[14]

또한 철도를 통해 열차에 전송되는 신호 전달 정보를 해독하기 위해 TGV 열차에 사용되는 프로세서가 된다.유로파이터 태풍 전투기의 비행통제 및 레이더 시스템에 사용된다.

노텔 네트워크 DMS-100 전화 중앙 사무소 스위치는 또한 68020을 슈퍼노드 컴퓨팅 코어의 첫 번째 마이크로프로세서로 사용했다.

변종

68EC020은 모토로라 68020의 저비용 버전이다.가장 큰 차이점은 68EC020은 풀 68020의 32비트 어드레스 버스가 아닌 24비트 어드레스 버스만 가지고 있어 16MB의 메모리만 처리할 수 있다는 점이다.

아미가 1200 컴퓨터와 아미가 CD32 게임기는 비용 절감 68EC020을 사용하며, 남코 시스템 22, 타이토 F3, 코나미 GX 아케이드 보드도 이 프로세서를 사용했다.아타리 재규어 II 프로토타입은 원래의 아타리 재규어 콘솔의 68000을 대체하기 위해 이것을 특징으로 했다.

그것은 또한 레이저 프린터에서도 사용된다는 것을 발견했다.애플은 LaserWriter IIɴx에서, 코닥은 Ektaplus 7016PS에서, 데이타프로덕트는 LZR 1260에서 사용했다.

2014년, 로체스터 전자는 68020 마이크로프로세서의 제조 능력을 재확립하였으며, 오늘날에도 여전히 사용할 수 있다.

기술자료

정식명	MC68020[1]: 577
CPU 클럭 속도	12.5, 16.67, 20, 25, 33 MHz(최소 8 MHz, 온칩 클럭 생성 없음)[1]: 577
전압 공급	5V
최대 전력	1.75 W[1]: 577
생산공정	HCMOS, 3/8" 실리콘 조각[1]: 577
칩 캐리어	PGA 169 (114핀 사용) 34.16 mm × 34.16 mm[1]: 577 (53 °C/W, Heatsink 미사용)[2]
주소 버스	32비트(4GB 직접 선형 주소 지정 가능)[1]: 578 [68EC020] 24비트(16MB 주소 지정 가능)
데이터 버스	32비트
명령 집합	101 CISC 지침
캐시	256바이트 명령 캐시[1]: 578 [2]
등록하다	7 주소 작업용(32비트)[1]: 578 8: 데이터 작업용(32비트)[1]: 578
분기 처리	분기 예측: 고정된 분기 예측, 분기별 접근 방식[15]
트랜지스터	~200,000[1]: 577
퍼포먼스	10 MIPS 33 MHz[16]

참조

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 모토로라 68020과 관련된 미디어가 있다.

• 68020개의 이미지 및 CPU에 대한 설명.드