Freescale MC68020EH16E

Отличный выбор! Freescale MC68020EH16E — это один из самых известных и успешных 32-битных микропроцессоров в истории, сердце множества компьютеров, рабочих станций и встраиваемых систем конца 1980-х — 1990-х годов.

Вот подробное описание, технические характеристики и совместимые модели.

Описание

MC68020 — это первый полностью 32-битный микропроцессор в семействе M68k от Motorola (позже Freescale, ныне NXP). Он был анонсирован в 1984 году.

• Архитектура: Чистый 32-битный дизайн: 32-битные внутренние регистры, 32-битная шина адреса (до 4 ГБ адресного пространства) и 32-битная шина данных.
• Конвейеризация: Имеет трехступенчатый конвейер (Fetch, Decode, Execute), что значительно повышает производительность по сравнению с предшественником MC68010.
• Кэш-память: Оснащен интегрированным кэшем инструкций объемом 256 байт, что уменьшает число обращений к внешней памяти.
• Сопроцессор: Имеет встроенный интерфейс для подключения математического сопроцессора MC68881/MC68882, что критически важно для научных и инженерных расчетов.
• Динамический размер шины: Поддерживает циклы чтения/записи с размером 8, 16 и 32 бита, что обеспечивает гибкость при работе с периферией.
• Применение: Широко использовался в высокопроизводительных настольных компьютерах (Apple Macintosh II, Sun-3, Amiga 1200/3000), рабочих станциях, серверах, сетевом оборудовании (маршрутизаторы Cisco) и военной/аэрокосмической технике.

Расшифровка маркировки MC68020EH16E:

• MC — Motorola Semiconductor.
• 68020 — номер семейства.
• E — корпус CPGA (Ceramic Pin Grid Array, керамический массив штырьков). Это самый распространенный корпус для десктопных систем.
• H — обозначает «Полностью статическое ядро». Процессор может работать на любой частоте, вплоть до 0 Гц (останов тактового генератора), что важно для энергосбережения в embedded-системах.
• 16 — тактовая частота 16 МГц.
• E — последняя буква часто обозначает ревизию или вариант исполнения. В данном случае это стандартная промышленная/коммерческая версия.

Технические характеристики (для версии 16 МГц)

• Архитектура: 32-битная (CISC, семейство M68000).
• Тактовая частота: 16 МГц.
• Производительность: ~ 4-5 MIPS (миллионов инструкций в секунду).
• Шина адреса: 32 бита (адресует 4 ГБ памяти).
• Шина данных: 32 бита (внешняя шина — 32 бита, в отличие от MC68008/68000).
• Внутренние регистры: Восемь 32-битных регистров общего назначения данных (D0-D7) и семь 32-битных регистров адреса (A0-A6, A7=SP).
• Кэш-память: 256 байт кэша инструкций.
• Конвейер: 3-ступенчатый.
• Сопрограммный интерфейс: Для MC68881/68882 FPU и MC68851 MMU (блок управления памятью).
• Напряжение питания: +5V.
• Техпроцесс: HCMOS, ~ 200 000 транзисторов.
• Корпус: CPGA-114 (114 выводов).
• Температурный диапазон: Коммерческий/промышленный (0°C до +70°C).

Парт-номера и совместимые модели

Процессор выпускался в различных модификациях по частоте, корпусу и температурному диапазону.

1. Основные парт-номера семейства MC68020 (Motorola/Freescale):

• MC68020RCxx — Корпус PGA, коммерческий температурный диапазон. (RCxx, где xx — частота, например, 12, 16, 20, 25, 33).
• MC68020FExx — Корпус QFP (для поверхностного монтажа), коммерческий диапазон.
• MC68020EHxx — Корпус CPGA, полное статическое ядро (H), коммерческий диапазон. MC68020EH16E относится к этой линейке.
• MC68020EIxx — Корпус CPGA, полное статическое ядро, расширенный промышленный температурный диапазон (-40°C до +85°C).
• MC68020FUxx — Аналогично FE, но для расширенного температурного диапазона.
• XС68020FNxx — Версия с радиационно-стойким дизайном (для космических применений).

2. Совместимые и конкурирующие модели от других производителей: Motorola/Freescale лицензировала архитектуру M68k нескольким компаниям:

• Philips/Signetics: Выпускали клоны под маркировкой SC68020.
• Thomson (STMicroelectronics): Выпускали клоны, особенно для европейского рынка.
• Hitachi: Выпускали совместимые процессоры, например, HD68020.

3. Совместимые сопроцессоры и периферия (ключевые компоненты системы):

• Математический сопроцессор (FPU): MC68881 или более быстрый MC68882.
• Блок управления памятью (MMU): MC68851 для реализации виртуальной памяти и защиты.
• Вспомогательные чипы (Chipset): Серии MC68901 (MFP — Multi-Function Peripheral), MC68681 (DUART), MC68230 (PI/T). Для построения полных систем использовались чипсеты от компаний, например, ChipSet для Amiga или VLSI для Macintosh.

4. Эволюция в рамках семейства (прямые потомки и преемники):

• MC68000 / MC68010 — 16/32-битные предшественники. MC68020 объектно-совместим с ними на уровне исходного кода.
• MC68EC020 — «Экономичная» версия (EC = Embedded Controller) с урезанной 24-битной шиной адреса (16 МБ памяти). Широко использовался в embedded-системах (например, в лазерных принтерах HP LaserJet 4).
• MC68030 — Следующее поколение. Интегрировал MMU (68851) и увеличил кэш (256+256 байт для данных и инструкций). Прямой апгрейд для многих систем на 68020.
• MC68040 / MC68LC040 — Интегрировал FPU (кроме LC-версии) и более сложный конвейер.
• MC68060 — Последний и самый производительный представитель линейки, суперскалярный процессор.

Важное замечание: MC68020EH16E является полноценным 32-битным CPU и представляет собой классическую, высокопроизводительную для своего времени версию процессора, которая до сих пор высоко ценится ретрокомпьютерными энтузиастами.