Motorola 6800 - Motorola 6800

Motorola 6800
Motorola MC6800 microprocessor.jpg
Микропроцессор Motorola MC6800
Общая информация
Запущен 1974 ; 47 лет назад ( 1974 )
Общий производитель (и)
Представление
Максимум. Тактовая частота процессора От 1 МГц до 2 МГц
Ширина данных 8
Ширина адреса 16
Архитектура и классификация
Набор инструкций 6800
инструкции 72
Физические характеристики
Транзисторы
Пакет (ы)
История
Преемник

6800 ( « шестьдесят-восемьсот ») представляет собой 8-битовый микропроцессор разработан и первый изготовленный компанией Motorola в 1974 году MC6800 микропроцессор был частью микрокомпьютера системы M6800 , который также включен последовательный и параллельный интерфейс микросхемы , ОЗУ , ПЗУ и другую поддержку чипсы. Существенной конструктивной особенностью было то, что для семейства микросхем M6800 требовалось только одно пятивольтовое питание, в то время как большинству других микропроцессоров требовалось три напряжения. Микрокомпьютерная система M6800 была анонсирована в марте 1974 года и к концу того же года была полностью запущена в производство.

6800 имеет 16-битную адресную шину, которая может напрямую обращаться к 64 КБ памяти, и 8-битную двунаправленную шину данных. Он имеет 72 инструкции с семью режимами адресации, всего 197 кодов операций . Исходный MC6800 мог иметь тактовую частоту до 1 МГц. Более поздние версии имели максимальную тактовую частоту 2 МГц.

В дополнение к микросхемам Motorola также предоставила полную систему разработки на языке ассемблера . Заказчик мог использовать программное обеспечение на удаленном компьютере с таймшером или на собственной миникомпьютере . Motorola EXORciser был настольным компьютером, построенным на микросхемах M6800, которые можно было использовать для создания прототипов и отладки новых разработок. Обширный пакет документации включал таблицы данных по всем микросхемам, два руководства по программированию на языке ассемблера и 700-страничное руководство по применению, которое показало, как проектировать компьютерный терминал для точек продаж .

6800 был популярен в компьютерной периферии , тестовом оборудовании и торговых терминалах. Он также нашел применение в аркадных играх и автоматах для игры в пинбол. MC6802, представленный в 1977 году, имел 128 байт ОЗУ и внутренний тактовый генератор на кристалле. MC6801 и MC6805 включали ОЗУ, ПЗУ и ввод / вывод на одном кристалле и были популярны в автомобильных приложениях. Motorola 6809 был обновлен дизайн совместим.

История

История Motorola в области полупроводников

Motorola начала производить полупроводники в 1950-х годах.

Galvin Manufacturing Corporation была основана в 1928 году; в 1947 году название компании было изменено на Motorola. В 1955 году они начали коммерческое производство транзисторов на новом заводе в Фениксе стоимостью 1,5 миллиона долларов США.

Транзисторы и интегральные схемы Motorola использовались для производства средств связи, военных, автомобильных и потребительских товаров, а также были проданы другим компаниям. К 1973 году объем продаж подразделения Semiconductor Products Division (SPD) составил 419 миллионов долларов, и он был второй по величине полупроводниковой компанией после Texas Instruments .

В начале 1970-х компания Motorola начала проект по разработке своего первого микропроцессора MC6800. Затем последовали однокристальные микроконтроллеры, такие как MC6801 и MC6805.

Команда разработчиков

Блок-схема микрокомпьютерной системы M6800

Motorola не вела хронику разработки микропроцессора 6800, как это делала Intel для своих микропроцессоров. В 2008 году Музей истории компьютеров опросил четырех членов команды разработчиков микропроцессоров 6800. Их воспоминания могут быть подтверждены и дополнены журнальными и журнальными статьями, написанными в то время.

Проект микропроцессора Motorola начался в 1971 году командой, состоящей из дизайнера Тома Беннета, технического директора Джеффа ЛаВелла, маркетолога Линка Янга и системных дизайнеров Майка Уайлса, Джина Шрибера и Дуга Пауэлла. Все они были расположены в Месе, Аризона , в Большом Фениксе . К моменту завершения проекта у Беннета было 17 разработчиков микросхем и специалистов по компоновке, которые работали над пятью микросхемами. У ЛаВелла было от 15 до 20 системных инженеров, и была еще одна группа инженеров приложений такого же размера.

Том Беннетт имел опыт работы в области промышленного управления и в 1960-х годах работал на Victor Comptometer, создавая первый электронный калькулятор, использующий МОП-микросхемы, Victor 3900. В мае 1969 года Тед Хофф показал Беннету ранние диаграммы Intel 4004, чтобы посмотреть, будет ли он соответствовать. их калькулятор нуждается. Беннетт присоединился к Motorola в 1971 году для разработки микросхем калькуляторов. Вскоре он был назначен главным архитектором проекта микропроцессора, который произвел 6800. Другие взяли на себя ответственность за разработку 6800. В сентябре 1975 года Роберт Х. Кушман , редактор микропроцессоров журнала EDN , взял интервью у Чака Педдла о новом микропроцессоре 6502 от MOS Technology . Затем Кушман попросил «Тома Беннета, главного архитектора 6800» прокомментировать этого нового конкурента. После проекта 6800 Беннетт работал над автомобильными приложениями, и Motorola стала основным поставщиком микропроцессоров, используемых в автомобилях.

Джефф ЛаВелл присоединился к Motorola в 1966 году и работал в маркетинговой организации компьютерной индустрии. ЛаВелл ранее работал в Collins Radio над их компьютером C8500, который был построен с использованием небольших микросхем ECL . В 1971 году он возглавил группу, которая изучила потребности существующих клиентов, таких как Hewlett-Packard , National Cash Register , Control Data Corporation (CDC) и Digital Equipment Corporation (DEC). Они изучали бы продукцию заказчика и пытались определить функции, которые можно было бы реализовать в более крупных интегральных схемах с меньшими затратами. Результатом опроса стала семья из 15 строительных блоков; каждый может быть реализован в виде интегральной схемы. Некоторые из этих блоков были реализованы в первоначальном выпуске M6800, а в последующие несколько лет было добавлено больше. Чтобы оценить архитектуру 6800 во время разработки микросхемы, команда ЛаВелла построила эквивалентную схему, используя 451 маломасштабную ИС TTL на пяти печатных платах 10 на 10 дюймов (25 на 25 см). Позже они сократили это количество до 114 микросхем на одной плате, используя ПЗУ и логические устройства MSI (интеграция среднего размера).

Джон Бьюкенен был разработчиком памяти в Motorola, когда Беннетт попросил его разработать удвоитель напряжения для 6800. Для типичной n-канальной МОП-микросхемы требовалось три источника питания: -5 вольт, +5 вольт и +12 вольт. Семейство M6800 должно было использовать только один, +5 вольт. Было легко устранить подачу −5 В с помощью внутреннего инвертора напряжения , но для логики режима улучшения также требовалось питание от 10 до 12 вольт. Чтобы решить эту проблему, в конструкцию был добавлен удвоитель напряжения на кристалле. Бьюкенен разработал схему, анализ и компоновку микропроцессора 6800. Получил патенты на удвоитель напряжения и схему микросхемы 6800. Род Оргилл помог Бьюкенену с анализами и компоновкой 6800 чипов. Позже Orgill разработал микропроцессор MOS Technology 6501, который был совместим с разъемом 6800.

Билл Латтин присоединился к Motorola в 1969 году, и его группа предоставила инструменты компьютерного моделирования для описания новых МОП-схем в 6800. Латтин и Фрэнк Дженкинс посещали Калифорнийский университет в Беркли и изучали симуляторы компьютерных схем под руководством Дональда Педерсона , разработчика симулятора схем SPICE . Симулятор Motorola, MTIME, был усовершенствованной версией симулятора цепи TIME, который Дженкинс разработал в Беркли. В 1973 году группа опубликовала технический документ «Моделирование МОП-устройств для компьютерной реализации», в котором описывалась «технология n-канала с однополярным питанием 5 В», работающая на частоте 1 МГц. Они могли смоделировать схему 50 MOSFET на мэйнфрейме IBM 370/165. В ноябре 1975 года Латтин присоединился к Intel для работы над микропроцессором следующего поколения.

Билл Менш присоединился к Motorola в 1971 году после окончания Университета Аризоны. Он проработал несколько лет техником-электронщиком, прежде чем получил степень бакалавра естественных наук. Первый год в Motorola был серией трехмесячных ротаций в четырех различных областях. Менш составил блок-схему для модема, который впоследствии стал 6860. Он также работал с группой приложений, которая определяла систему M6800. После этого учебного года его направили в группу разработчиков 6820 Peripheral Interface Adapter (PIA). Менш внес большой вклад в разработку этого чипа, получил патент на схему ИС и был назван соавтором семи других патентов на систему M6800. Позже Менш разработал микропроцессор MOS Technology 6502 .

MIKBUG был частью обширной системы поддержки микрокомпьютеров M6800, разработанной Motorola Application Engineering Group.

Майк Уайлс был инженером-проектировщиком в группе Джеффа ЛаВелла и неоднократно посещал клиентов с Томом Беннеттом на этапе определения продукта 6800. Он внесен в список изобретателей восемнадцати 6800 патентов, но наиболее известен компьютерной программой MIKBUG . Это был монитор для компьютерной системы 6800, который позволял пользователю проверять содержимое RAM и сохранять или загружать программы на магнитную ленту. Эта 512-байтовая программа занимала половину ПЗУ MCM6830. Это ПЗУ использовалось в оценочном комплекте дизайна Motorola MEK6800 и ранних наборах компьютеров для хобби. Уайлс остался с Motorola, переехал в Остин и помогал в разработке микроконтроллера MC6801, выпущенного в 1978 году.

Чак Педдл присоединился к команде разработчиков в 1973 году после завершения проектирования процессора 6800, но он внес свой вклад в общий дизайн системы и несколько периферийных микросхем, в частности, параллельный интерфейс 6820 (PIA). Педдл указан как изобретатель в шестнадцати патентах Motorola, у большинства из них шесть или более соавторов. Как и другие инженеры в команде, Педдл посетил потенциальных клиентов и запросил их отзывы. Педдл и Джон Бьюкенен построили одну из первых 6800 демонстрационных плат. В августе 1974 года Чак Педдл покинул Motorola и присоединился к небольшой полупроводниковой компании MOS Technology в Пенсильвании . Там он возглавил команду, которая разработала семейство микропроцессоров 6500.

Дизайн микропроцессора MC6800

Регистры микропроцессора Motorola MC6800 и линии ввода / вывода
Регистры Motorola 6800
1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 (битовая позиция)
Основные регистры
  А аккумулятор
  B Аккумулятор B
Индексные регистры
IX Я NDEX зарегистрироваться
SP S липкости Р ointer
Счетчик команд
ПК Р rogram  С ounter
Регистр статуса
  1 1 ЧАС я N Z V C Флаги

Motorola 6800 и Intel 8080 были разработаны одновременно и были похожи по функциям. 8080 был расширением и усовершенствованием Intel 8008, который, в свою очередь, был LSI-реализацией конструкции ЦП на основе TTL, используемой в Datapoint 2200 . Архитектура 6800 была TTL-совместимой LSI, смоделированной по образцу процессора DEC PDP-11 .

6800 имел 8-битную двунаправленную шину данных, 16-битную адресную шину, которая могла адресовать 64 КБ памяти, и поставлялась в 40-контактном DIP- корпусе. У 6800 было два 8-битных аккумулятора, 16-битный индексный регистр и 16-битный указатель стека. Режим прямой адресации, часто известный как нулевая страница в других процессорах, обеспечивает быстрый доступ к первым 256 байтам памяти. К устройствам ввода-вывода обращались как к памяти, поэтому специальных инструкций ввода-вывода не было. Когда 6800 был сброшен, он загрузил программный счетчик с наивысшего адреса и начал выполнение в ячейке памяти, хранящейся там.

У 6800 был элемент управления с тремя состояниями, который отключал адресную шину, чтобы позволить другому устройству прямой доступ к памяти . Например, контроллер гибких дисков может загружать данные в память, не требуя поддержки со стороны ЦП. Было даже возможно, чтобы два процессора 6800 имели доступ к одной и той же памяти. Однако на практике системы такой сложности обычно требовали использования приемопередатчиков внешней шины для управления системной шиной; в таких схемах управление шиной процессора было полностью отключено в пользу использования аналогичных возможностей приемопередатчика шины. Напротив, 6802 полностью отказался от этого встроенного управления, чтобы освободить контакты для других функций в том же 40-контактном корпусе, что и 6800, но эта функциональность все же могла быть достигнута с помощью внешнего трансивера шины.

МОП-микросхемы обычно использовали двойные тактовые сигналы ( двухфазные тактовые импульсы ) в 1970-х годах. Они были сгенерированы извне для 6800, 6800 имел минимальную тактовую частоту 100 кГц и изначально работал с максимальной частотой 1 МГц. Более высокоскоростные версии 6800 были выпущены в 1976 году.

Другие подразделения Motorola разрабатывали компоненты для семейства M6800. Отдел продуктов компонентов разработал микросхему двухфазной тактовой частоты MC6870, а группа продуктов памяти предоставила полную линейку ПЗУ и ОЗУ. Генератор скорости передачи данных MC14411 группы CMOS обеспечивает тактовую частоту от 75 до 9600 бод для последовательного интерфейса MC6850. Буферы для шины адреса и данных были стандартными продуктами Motorola. Motorola могла поставить все микросхемы, транзисторы и диоды, необходимые для создания компьютера на базе MC6800.

МОП ИС

Кремниевая пластина с множеством микросхем интегральной схемы

В микросхемах металл-оксид-полупроводник (МОП) первого поколения использовались полевые транзисторы с р-каналом, известные как полевые МОП - транзисторы с р-каналом (р-канал описывает конфигурацию транзистора). Эти ИС использовались в калькуляторах и в первом микропроцессоре Intel 4004. Их было легко производить, но они были медленными и трудными для взаимодействия с популярными ИС цифровой логики TTL . Интегральная схема МОП с n-каналом могла работать в два или три раза быстрее и была совместима с TTL. Их было гораздо труднее производить из-за повышенной чувствительности к загрязнению, что требовало сверхчистой производственной линии и тщательного контроля процесса. Motorola не имела возможности производства n-канальных МОП-сигналов, и ей пришлось разработать ее для семейства 6800.

Тестовые интегральные схемы MOS с n-каналом от Motorola были завершены в конце 1971 года, и это указывало на то, что тактовая частота будет ограничена до 1 МГц. В них использовались МОП-транзисторы "улучшенного режима". Существовала более новая технология изготовления, в которой в качестве нагрузки использовались МОП-транзисторы «в режиме истощения», что позволяло создавать схемы меньшего размера и быстрее (это также было известно как МОП-МОП с истощающей нагрузкой ). Обработка «режима истощения» потребовала дополнительных шагов, поэтому Motorola решила остаться с «режимом улучшения» для новой конструкции с одним напряжением питания. Тактовая частота 1 МГц означала, что разработчикам микросхем пришлось бы придумать несколько архитектурных нововведений, чтобы увеличить пропускную способность микропроцессора. Эти результирующие схемы были быстрее, но требовали большей площади на микросхеме.

В 1970-х годах полупроводники изготавливались на кремниевых пластинах диаметром 3 дюйма (75 мм) . Каждая пластина может производить от 100 до 200 микросхем или кристаллов интегральных схем. В технической литературе длина и ширина каждого чипа указывается в "милах" (0,001 дюйма). Текущая отраслевая практика заключается в том, чтобы указывать площадь микросхем. Обработка пластин требовала нескольких этапов, и на каждом этапе в разных местах пластины появлялись дефекты. Чем больше чип, тем больше вероятность того, что он обнаружит дефект. Процент рабочей стружки, или выход, резко снизился для стружки со стороной более 160 мил (4 мм).

Целевой размер 6800 составлял 180 мил (4,6 мм) с каждой стороны, но окончательный размер составлял 212 мил (5,4 мм) с площадью 29,0 мм 2 . При толщине 180 мил 3-дюймовая (76 мм) пластина вмещает около 190 чипов, 212 мил уменьшает это до 140 чипов. При таком размере выход может составлять 20% или 28 чипов на пластину. Годовой отчет Motorola за 1975 год освещает новый микропроцессор MC6800, но в нем есть несколько параграфов, посвященных «проблемам выхода МОП». Проблема текучести была решена в результате пересмотра конструкции, начатой ​​в 1975 году для использования режима истощения в устройствах семейства M6800. Размер матрицы 6800 был уменьшен до 160 мил (4 мм) на каждую сторону с площадью 16,5 мм 2 . Это также позволило увеличить тактовую частоту: MC68A00 будет работать на 1,5 МГц, а MC68B00 - на 2,0 МГц. Новые детали были доступны в июле 1976 года.

Знакомство с семейством M6800

Ранняя реклама микрокомпьютерной системы семейства Motorola M6800

В выпуске журнала Electronics от 7 марта 1974 г. был двухстраничный рассказ о микропроцессоре Motorola MC6800 вместе с адаптером периферийного интерфейса MC6820, адаптером интерфейса связи MC6850, 128-байтовым RAM MCM6810 и 1024-байтовым ROM MCM6830. За этим последовала восьмистраничная статья в номере от 18 апреля 1974 года, написанная командой дизайнеров Motorola. В этом выпуске также была статья о Intel 8080.

Процессоры Intel 8080 и Motorola MC6800 начали компоновку примерно в декабре 1972 года. Первые работающие чипы 8080 были произведены в январе 1974 года, а первое публичное объявление было сделано в феврале 1974 года. В 8080 использовался тот же процесс N-канального MOS с тремя напряжениями, что и в существующих микросхемах памяти Intel. позволяя начать производство в полном объеме в апреле этого года.

Первые рабочие микросхемы MC6800 были выпущены в феврале 1974 года, а инженерные образцы были переданы избранным клиентам. Компания Hewlett-Packard в Лавленде, штат Колорадо, хотела использовать MC6800 для нового настольного калькулятора, и к июню у нее был готов прототип системы. MC6800 использовал новый процесс однофазного МОП с N-каналом, который оказался очень сложным для реализации. К ноябрю 1974 года микрокомпьютерная система M6800 была наконец запущена в производство. Motorola соответствовала цене Intel за один микропроцессор - 360 долларов. (В то время широко известным компьютером был IBM System / 360. ) В апреле 1975 года конструкторский комплект для микрокомпьютера MEK6800D1 был предложен за 300 долларов. В комплект входят все шесть микросхем семейства M6800, а также руководства по применению и программированию. Цена одного микропроцессора MC6800 составляла 175 долларов.

Линк Янг был маркетологом, который разработал комплексный системный подход к выпуску семейства M6800. Помимо выпуска полного набора микросхем поддержки с микропроцессором 6800, Motorola предложила систему разработки программного и аппаратного обеспечения. Инструменты разработки программного обеспечения были доступны на удаленных компьютерах с разделением времени или исходный код был доступен, так что заказчик мог использовать внутреннюю компьютерную систему. Программное обеспечение, которое будет работать в микропроцессорной системе, обычно было написано на языке ассемблера. Система разработки состояла из текстового редактора, ассемблера и симулятора. Это позволило разработчику протестировать программное обеспечение до того, как целевая система будет завершена. Разработкой аппаратного обеспечения был настольный компьютер, построенный на базе процессора семейства M6800 и периферийных устройств, известных как EXORcisor. Motorola предложила трех-пятидневный курс по проектированию микропроцессоров для аппаратного и программного обеспечения 6800. Этот системно-ориентированный подход стал стандартным способом внедрения новых микропроцессоров.

Распад команды дизайнеров

Основная работа по проектированию семейства M6800 была завершена в середине 1974 года, и многие инженеры покинули группу или компанию. Несколько факторов привели к распаду дизайнерской группы.

Motorola открыла новый завод по производству МОП-полупроводников в Остине, штат Техас. Вся команда инженеров должна была переехать туда в 1975 году. Многим сотрудникам нравилось жить в Фениксе, пригороде Меса, и они очень осторожно относились к переезду в Остин. Руководители групп не смогли просить высшее руководство отложить переезд.

В середине 1974 года в полупроводниковой промышленности произошел спад, который привел к тысячам увольнений. В выпуске журнала Electronics за ноябрь 1974 г. сообщается, что Motorola уволила 4500 сотрудников, Texas Instruments - 7000 и Signetics - 4000. Подразделение полупроводниковой продукции Motorola потеряет тридцать миллионов долларов в течение следующих 12 месяцев, и ходили слухи, что группа IC будет распродана. Motorola не продала подразделение, но сменила руководство и организацию. К концу 1974 г. Intel уволила почти треть из 3500 сотрудников. Бизнес MOS IC восстановился, но гарантия занятости не считалась само собой разумеющейся в 1974 и 1975 годах.

Чак Педдл (и другие инженеры Motorola) посещали клиентов, чтобы объяснить преимущества микропроцессоров. И Intel, и Motorola изначально установили цену одного микропроцессора на уровне 360 долларов. Многие клиенты не решались принять эту новую микропроцессорную технологию по такой высокой цене. (Фактическая цена на производимые партии была намного ниже.) В середине 1974 года Peddle предложил упрощенный микропроцессор, который можно было продавать по гораздо более низкой цене. Стратегия Motorola по «полному семейству продуктов» была сосредоточена не на цене MPU, а на снижении общей стоимости дизайна для заказчика. Их ближайшей целью было запустить свою законченную систему в производство, и они должны были работать над улучшениями в 1975 году.

Вводная реклама микропроцессора MOS Technology MCS6501 в августе 1975 г.

Педдл продолжал работать в Motorola, ища инвесторов для своей новой концепции микропроцессора. В августе 1974 года Чак Педдл покинул Motorola и присоединился к небольшой полупроводниковой компании MOS Technology в Пенсильвании. За ним последовали еще семь инженеров Motorola: Гарри Боукам, Рэй Хирт, Терри Холдт, Майк Джеймс, Уилл Мэтис, Билл Менш и Род Оргилл. Группа Педдла в MOS Technology разработала два новых микропроцессора, совместимых с периферийными микросхемами Motorola, такими как 6820 PIA. Род Орджилл разработал процессор MCS6501, который можно было подключать к разъему MC6800, а Билл Менш разработал MCS6502, который имел схему генерации часов на кристалле. Эти микропроцессоры не могли запускать 6800 программ, потому что у них другая архитектура и другой набор команд. Основной целью был микропроцессор, который продавался бы по цене менее 25 долларов. Это можно сделать, удалив второстепенные элементы, чтобы уменьшить размер микросхемы. Вместо 16-битного указателя стека использовался 8-битный. Второй аккумулятор не использовался. В адресных буферах не было режима с тремя состояниями для передачи данных с прямым доступом к памяти (DMA). Цель заключалась в том, чтобы уменьшить размер чипа до 153 мил x 168 мил (3,9 мм x 4,3 мм).

Чак Педдл был очень эффективным представителем, и микропроцессоры MOS Technology широко освещались в отраслевой прессе. Одним из первых был полностраничный рассказ о микропроцессорах MCS6501 и MCS6502 в выпуске журнала Electronics от 24 июля 1975 года . Истории также публиковались в EE Times (24 августа 1975 г.), EDN (20 сентября 1975 г.), Electronic News (3 ноября 1975 г.) и Byte (ноябрь 1975 г.). Рекламы 6501 появились в нескольких публикациях в первую неделю августа 1975 года. 6501 будет продаваться на выставке WESCON в Сан-Франциско 16-19 сентября 1975 года по 20 долларов за штуку. В сентябре 1975 года реклама включала как микропроцессоры 6501, так и 6502. 6502 будет стоить всего 25 долларов.

Motorola отреагировала на микропроцессор MOS Technology за 20 долларов, немедленно снизив цену микропроцессора 6800 за единицу со 175 до 69 долларов, а затем подала в суд на MOS Technology в ноябре 1975 года. Motorola заявила, что восемь бывших инженеров Motorola использовали техническую информацию, разработанную в Motorola, при разработке микропроцессоры 6501 и 6502. Другой бизнес MOS Technology, микросхемы калькуляторов, падал из-за ценовой войны с Texas Instruments, поэтому их финансовый спонсор, Аллен-Брэдли , решил ограничить возможные потери и продал активы MOS Technology обратно основателям. Судебный процесс был урегулирован в апреле 1976 года, когда MOS Technology отказалась от чипа 6501, который будет подключаться к сокету Motorola 6800, и лицензировала периферийные чипы Motorola. Motorola снизила цену 6800 до 35 долларов.

Судебный процесс MOS Technology против Motorola на протяжении многих лет развивал историю Давида и Голиафа . Один момент заключался в том, что у Motorola не было патентов на эту технологию. Технически это было правдой, когда в конце 1975 года был подан иск. 30 октября 1974 года, до того, как был выпущен 6800, Motorola подала многочисленные заявки на патенты на семейство микропроцессоров, и впоследствии было выдано более двадцати патентов. Первым был Том Беннетт 8 июня 1976 года для внутренней адресной шины 6800. Второй - Биллу Меншу 6 июля 1976 г. за схему чипа 6820. Многие из этих патентов называют нескольких уходящих инженеров соавторами. Эти патенты касались шины 6800 и того, как периферийные микросхемы взаимодействуют с микропроцессором.

Переехать в Остин

Микросхемы семейства M6800 были переработаны для использования технологии режима истощения. MC6820 PIA стал MC6821.

Гэри Дэниелс разрабатывал микросхемы для электронных наручных часов, когда Motorola закрыла свой блок электроники для часов. Том Беннетт предложил ему работу в группе микропроцессоров в ноябре 1974 года. Беннетт не хотел покидать район Феникса, поэтому Гэри Дэниелс руководил разработкой микропроцессоров в Остине. (Дэниелс был менеджером по разработке микропроцессоров в течение следующих десяти лет, прежде чем его повысили до вице-президента.)

Первой задачей было перепроектировать 6800 MPU для повышения производительности и работы с более быстрыми тактовыми частотами. В этой конструкции использовалась технология режима истощения и она была известна внутри компании как MC6800D. Количество транзисторов увеличилось с 4000 до 5000, но площадь кристалла была уменьшена с 29,0 мм 2 до 16,5 мм 2 (что позволило снизить цену процессора до 35 долларов). Максимальная тактовая частота для выбранных компонентов увеличена вдвое до 2 МГц. Остальные микросхемы семейства M6800 также были переработаны для использования технологии режима истощения. Адаптер периферийного интерфейса немного изменил электрические характеристики контактов ввода / вывода, поэтому MC6820 стал MC6821. Эти новые ИС были завершены в июле 1976 года.

Новая недорогая микросхема генератора тактовых импульсов MC6875 была выпущена в 1977 году. Она заменила гибридную микросхему MC6870 за 35 долларов. MC6875 выпускается в 16-выводном корпусе с погружным контактом и может использовать кварцевый кристалл или резисторную конденсаторную схему.

Другой проект заключался в объединении 128 байт ОЗУ и тактового генератора на одной микросхеме на 11000 транзисторов. Микропроцессор MC6802 был выпущен в марте 1977 года. Сопутствующий чип MC6846 имел 2048 байт ПЗУ, 8-битный двунаправленный порт и программируемый таймер. Это был двухчиповый микрокомпьютер. 6802 имеет встроенный генератор, который использует внешний кварцевый кристалл 4 МГц для создания двухфазной тактовой частоты 1 МГц. Внутренняя 128-байтовая RAM могла быть отключена путем заземления контакта, а устройства с неисправной RAM продавались как MC6808.

К 1978 году была представлена ​​серия периферийных микросхем. Программируемый счетчик MC6840 имел три 16-битных двоичных счетчика, которые можно было использовать для измерения частоты, подсчета событий или измерения интервалов. Контроллер прямого доступа к памяти MC6844 может передавать данные с контроллера ввода-вывода в ОЗУ, не загружая микропроцессор MC6800. Контроллер ЭЛТ MC6845 (CRTC) обеспечивает логику управления для символьного компьютерного терминала. 6845 поддерживает световое перо , альтернативу компьютерной мыши.

MC6845 был очень популярным чипом: он даже использовался в оригинальном IBM Monochrome Display Adapter и оригинальном IBM Color Graphics Adapter для IBM PC и его преемников, где 6845 использовался с процессором Intel 8088. Во время технологического эмбарго "холодной войны" в Болгарии был произведен клон 6845 под названием CM607. Более поздняя карта IBM Enhanced Graphics Adapter (EGA) содержала специальный чип IBM (EGA CRTC), который заменил Motorola 6845, добавив множество улучшений в основном совместимым образом. IBM Video Graphics Array (VGA), который стал повсеместным (до такой степени , что она до сих пор эмулированном в качестве базовой функциональности большинства современных компьютерных микросхем видеоадаптера) включает в себя совместимое ближнем надмножество EGA КТРОК, до сих пор в основном совместимое с MC6845 (но к этому моменту без опоры светового пера, которую сохранил EGA CRTC).

MC6801 представлял собой однокристальный микрокомпьютер (который сегодня также называют микроконтроллером), включающий ЦП 6802 со 128 байтами ОЗУ, ПЗУ 2 КБ, 16-битный таймер, 31 программируемую линию параллельного ввода / вывода и последовательный порт. порт. (MC6803 был таким же, за исключением ПЗУ и с меньшим количеством различных конфигураций шины.) Он также мог использовать линии ввода / вывода в качестве шины данных и адреса для подключения к стандартным периферийным устройствам M6800. 6801 выполнял код 6800, но имел десять дополнительных инструкций, и время выполнения ключевых инструкций было сокращено. Два 8-разрядных аккумулятора могут действовать как один 16-разрядный аккумулятор для сложения, вычитания и умножения с двойной точностью. Первоначально он был разработан для использования в автомобилях, а основным заказчиком была General Motors. Первым приложением был бортовой компьютер для Cadillac Seville 1978 года. Эта микросхема на 35000 транзисторов была слишком дорогой для широкого применения в автомобилях, поэтому был разработан однокристальный микрокомпьютер MC6805 с ограниченными функциями.

MC6801 был одним из первых микропроцессоров с инструкцией умножения.

Hitachi HD6303 (не путать с Hitachi 6309 ) - это вторичная реализация Motorola MC6803 с несколькими дополнительными инструкциями и немного более быстрой реализацией инструкции умножения 8x8. Hitachi HD6303 используется в первом КПК, Psion Organizer 1984 года . Hitachi HD6303 также использовался в "Pocket Telex" 1983 года.

MC 6809 был самым передовым 8-битным микропроцессором, произведенным Motorola. Он имел новый набор инструкций, который был похож на 6800, но отказался от совместимости с операционным кодом для повышения производительности и поддержки языков высокого уровня; 6809 и 6800 были программно совместимыми в том смысле, что ассемблеры могли (и обычно создавали) генерировать код, эквивалентный 6800 кодам операций, которые 6809 не эмулировал напрямую. В этом смысле 6809 был обратно совместим с 6800. 6809 имел два 16-битных индексных регистра, два 16-битных указателя стека и множество инструкций для выполнения 16-битных операций, включая первую 8-битную инструкцию умножения (генерирующую 16-битное произведение) в микропроцессоре. Другими ключевыми моментами дизайна 6809 были полная поддержка как позиционно-независимого кода (объектный код, который может работать, где бы он ни был загружен в память), так и реентерабельного кода (объектного кода, который может быть повторно вызван в случае прерывания или путем рекурсивного вызова самого себя), функции, которые ранее были доступны только на гораздо более крупных машинах, таких как мэйнфреймы IBM 360.

Использование в персональных компьютерах

Компьютерная система SWTPC 6800, представленная в ноябре 1975 года, была основана на наборе микросхем оценочного комплекта конструкции MEK6800.
MITS Альтаир 680

MITS Altair 8800 , первый успешный персональный компьютер, использовал Intel 8080 микропроцессор и был показан на январь 1975 обложке Popular Electronics . Первые персональные компьютеры на базе Motorola 6800 были представлены в конце 1975 года. Sphere Corporation из Баунтифул, штат Юта, разместила четвертьстраничную рекламу в июльском выпуске Radio-Electronics за 1975 год компьютерного комплекта стоимостью 650 долларов США с микропроцессором 6800 и 4 килобайтами оперативной памяти. , видеоплата и клавиатура. Это отобразит на экране телевизора или монитора 16 строк по 32 символа. Отгрузка компьютерных комплектов Sphere началась в ноябре 1975 года. Southwest Technical Products Corporation из Сан-Антонио, штат Техас, официально объявила о своей компьютерной системе SWTPC 6800 в ноябре 1975 года. Уэйн Грин посетил SWTPC в августе 1975 года и описал компьютерный комплект SWTPC с фотографиями работающего в октябрьском номере журнала 73 . SWTPC 6800 был основан на наборе микросхем оценочного комплекта Motorola MEK6800 и использовал программное обеспечение MIKBUG ROM. MITS Altair 680 был на обложке ноябрьского номера журнала Popular Electronics за 1975 год . В Altair 680 использовался микропроцессор 6800 и, в отличие от машины SWTPC, также была передняя панель с тумблерами и светодиодами. Первоначальный дизайн пришлось пересмотреть, и первые поставки Altair 680B были в апреле 1976 года.

Sphere была небольшой начинающей компанией, и у нее были трудности с доставкой всех анонсированных продуктов. Они подали заявление о банкротстве по главе 11 в апреле 1977 года. Altair 680B был популярен, но MITS сосредоточила большую часть ресурсов на своей компьютерной системе Altair 8800, и они ушли с рынка хобби в 1978 году. Компьютер Southwest Technical Products был самым успешным персональным компьютером на базе 6800. компьютер. Другие компании, например Smoke Signal Broadcasting (Калифорния), Gimix (Чикаго), Midwest Scientific (Олате, Канзас) и Helix Systems (Хейзелвуд, Миссури), начали производить платы и полные системы, совместимые с шиной SWTPC 6800. Консультанты по техническим системам из Вест-Лафайет, штат Индиана, предоставили программное обеспечение на магнитной ленте для компьютеров на базе 6800 (а позже и 6809), а после того, как дисковые системы стали доступны, операционные системы и программное обеспечение для дисков. Системы 8080 были намного популярнее, чем системы 6800.

В графической вычислительной системе Tektronix 4051 используется микропроцессор 6800.

Tektronix 4051 Графика Computing System была введена в октябре 1975 г. Это был профессиональный настольный компьютер , который был 6800 микропроцессор с объемом до 32 Кбайт пользовательского ОЗУ, 300 КБ памяти на магнитной ленте, BASIC в ПЗУ и 1024 по 780 графического дисплея. Tektronix 4051 продавался за 7000 долларов (что эквивалентно 33 700 долларов в 2020 году), что намного дороже, чем персональные компьютеры с 6800.

Процессор 6800 также использовался в игровой приставке APF MP1000 .

Архитектура и набор инструкций 6800 были легкими для понимания новичками, и Heathkit разработал курс по микропроцессору и тренажер ET3400 6800. Курс и тренер оказались популярными среди людей и школ.

Архитектура 8-разрядного микропроцессора Motorola нового поколения, MC6809 (1979), не была двоичным кодом совместима с 6800, но почти весь ассемблерный код будет собираться и работать на 6809; Разумеется, периферийные чипы семейства 6800 работали нормально.

Пример кода

Следующий исходный код на языке ассемблера 6800 предназначен для подпрограммы, memcpyкоторая копирует блок байтов данных заданного размера из одного места в другое. Блок данных копируется по одному байту, от младшего адреса к старшему.

; memcpy --
; Copy a block of memory from one location to another.
; Called as a subroutine, note return to saved PC addr on exit
; Entry parameters
;      cnt - Number of bytes to copy
;      src - Address of source data block
;      dst - Address of target data block

cnt         dw      $0000       ; sets aside space for memory addr
src         dw      $0000       ; sets aside space for memory addr
dst         dw      $0000       ; sets aside space for memory addr

memcpy      public
            ldab    cnt+1       ;Set B = cnt.L
            beq     check       ;If cnt.L=0, goto check
loop        ldx     src         ;Set IX = src
            lda     ix          ;Load A from (src)
            inx                 ;Set src = src+1
            stx     src
            ldx     dst         ;Set IX = dst
            sta     ix          ;Store A to (dst)
            inx                 ;Set dst = dst+1
            stx     dst
            decb                ;Decr B
            bne     loop        ;Repeat the loop
            stab    cnt+1       ;Set cnt.L = 0
check       tst     cnt+0       ;If cnt.H=0,
            beq     done        ;Then quit
            dec     cnt+0       ;Decr cnt.H
            ; loop back and do 256*(cnt.H+1) more copies (B=0) 
            bra     loop        ;Repeat the loop
done        rts                 ;Return

Периферийные устройства

Список из "Компоненты микрокомпьютера Motorola", ноябрь 1978 г.

Часть Описание Изображение
MCM6810 128 байт статической RAM Брошюра
MC6820 Адаптер периферийного интерфейса (PIA) Брошюра
MC6821 Адаптер периферийного интерфейса (PIA) Брошюра
MC6828 Контроллер приоритетных прерываний (PIC) Брошюра
MCM6830 ПЗУ 1024 байта Брошюра
MC6840 Программируемый модуль таймера (PTM) Брошюра
MC6843 Контроллер гибких дисков (FDC) Брошюра
MC6844 Контроллер прямого доступа к памяти (DMAC) Брошюра
MC6845 Контроллер CRT (CRTC) Брошюра
MC6846 ROM-I / O-Таймер Брошюра
MC6847 Генератор видеодисплея (VDG)
MC68488 Универсальный интерфейсный адаптер (GPIB) IEEE488 Брошюра
MC6850 Адаптер интерфейса асинхронной связи (ACIA) Брошюра
MC6852 Адаптер синхронных последовательных данных (SDAA) Брошюра
MC6854 Усовершенствованный контроллер передачи данных (ADLC) Брошюра
MC6859 Устройство защиты данных (DSD)
MC6860 Цифровой модем 0–600 бит / с Брошюра
MC6862 Модулятор 2400 бит / с Брошюра
MC6870 Двухфазные часы микропроцессора Рекламное объявление
MC6875 Генератор часов Брошюра
MC6883 Синхронный адресный мультиплексор (SAM)

Вторые источники

Общим требованием для производственных компаний было требование двух или более источников для каждой части производимой ими продукции. Это гарантировало, что они могли получить запчасти, если у поставщика возникнут финансовые проблемы или катастрофа. Первоначально Motorola выбрала American Microsystems Inc (AMI) в качестве второго источника для семейства M6800. Позднее были добавлены Hitachi, Fujitsu, Fairchild, Rockwell и Thomson Semiconductors.

Компания Rochester Electronics получила разрешение Freescale / Motorola в 2014 году на продолжение производства любых 8-битных периферийных устройств и 8-битных процессоров того времени. Рочестер специализируется на полностью авторизованном дублировании устройств. Freescale предоставила все архивы исходных проектов, позволяющие компании Rochester Electronics использовать этот и другие продукты. В конце 2016 года компания Rochester прошла полную квалификацию и отгрузила процессор MC6802, MC6840 PTM и процессор MC6809 (включая версии MC68A09 и MC68B09), которые все еще можно купить сегодня.

Устные истории

Смотрите также

  • EXORmacs , последующая система для процессоров M68000
  • Motorola 68000 16/32-битный преемник

использованная литература

дальнейшее чтение

  • 6800 Программирование на языке ассемблера ; 1-е изд; Лэнс Левенталь; Осборн / Макгроу-Хилл; 484 страницы; 1978; ISBN  978-0931988127 . (архив)
  • Методы взаимодействия с микропроцессором ; 3-е изд; Родней Закс и Остин Лизи; Sybex; 466 страниц; 1979; ISBN  978-0-89588-029-1 . (архив)

внешние ссылки