Freescale MC68020EH25E

Отличный выбор! Freescale MC68020EH25E — это один из самых известных и влиятельных 32-битных микропроцессоров в истории вычислительной техники. Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Описание

MC68020 — это первый полностью 32-битный микропроцессор в семействе Motorola 68000 (M68k). Он был анонсирован в 1984 году и представлял собой огромный шаг вперёд по сравнению с 68000/68010.

MC68020EH25E — это конкретная модификация:

• MC — Motorola Semiconductor (позже Freescale, ныне NXP).
• 68020 — базовое обозначение процессора.
• E — корпус PGA (Pin Grid Array), обычно 114 или 169 контактов.
• H — обозначает керамический корпус (Ceramic PGA - CPGA). Это более дорогой и термостойкий вариант, часто использовавшийся в промышленных и высоконадежных применениях.
• 25 — тактовая частота 25 МГц.
• E (последняя буква) — в контексте Motorola это часто означало "Enhanced" или просто специфическую ревизию/версию кристалла. Могла указывать на улучшенные характеристики или фиксы.

Ключевые архитектурные особенности:

• Полностью 32-битная архитектура: 32-битные регистры, 32-битная шина адреса (4 ГБ адресного пространства) и 32-битная шина данных.
• Конвейерная архитектура: Трехступенчатый конвейер (Fetch, Decode, Execute) для увеличения производительности.
• Кэш команд: 256-байтный кэш инструкций первого уровня.
• Сопроцессорный интерфейс: Прямая поддержка математического сопроцессора MC68881 или MC68882, а также сопроцессора для управления памятью MC68851 (PMMU).
• Динамический размер шины: Мог работать с шинами данных разной ширины (8, 16 или 32 бита), что упрощало проектирование систем и снижало стоимость.
• Новые режимы адресации: Появились, например, масштабируемая индексная адресация.

Историческое значение: Этот процессор стал сердцем таких легендарных систем, как Apple Macintosh II, Amiga 1200/4000, некоторые модели Sun-3 рабочих станций, а также многих промышленных контроллеров, телекоммуникационного оборудования и военной техники благодаря своей надежности и производительности.

Технические характеристики (для MC68020EH25E)

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная CISC (полностью 32-битные регистры и АЛУ) | | Тактовая частота | 25 МГц | | Производительность | ~ 4-6 MIPS (миллионов инструкций в секунду) | | Шина адреса | 32 бита (адресует до 4 ГБ памяти) | | Шина данных | 32 бита (с динамическим выбором размера 8/16/32) | | Внутренний кэш | 256 байт кэш инструкций | | Напряжение питания | +5 В (±5%) | | Потребляемая мощность | ~ 1.75 Вт (типовое, на 25 МГц) | | Техпроцесс | HCMOS, ~ 0.8-1.0 мкм (200-250 тыс. транзисторов) | | Корпус | Ceramic PGA (CPGA), 114 или 169 выводов (вероятнее 169) | | Температурный диапазон | Коммерческий/расширенный (0°C до +70°C). Для военного диапазона (-55°C до +125°C) существовали версии с суффиксом /B | | Сопроцессоры | MC68881/68882 (FPU), MC68851 (PMMU) | | Год выпуска | Середина-конец 1980-х годов |

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Процессоры семейства 68020 маркировались по частоте, корпусу и температурному диапазону.

Прямые аналоги и варианты MC68020

• MC68020RCxx — Пластиковый корпус QFP (для поверхностного монтажа).
• MC68020FNxx — Корпус PLCC.
• MC68020FE/Bxx — Керамический корпус PGA для расширенного/военного диапазона.
• По частоте: MC68020EH16 (16 МГц), MC68020EH20 (20 МГц), MC68020EH25 (25 МГц), MC68020EH33 (33 МГц — более редкая и поздняя версия).

Пример парт-номера: Полное обозначение может выглядеть как MC68020EH25E или MC68020EH25EC (где последние буквы могут указывать на ревизию).

Совместимые и последующие модели (восходящая совместимость)

Одно из главных достоинств семейства M68k — почти полная бинарная совместимость снизу вверх. Системы и ПО, разработанные для 68020, будут работать на более новых процессорах (за исключением случаев прямого обращения к особенностям конкретного кристалла).

1. MC68030 — Прямой наследник. Интегрирует кэш данных (256 байт) и MMU (PMMU 68851) на одном кристалле. Имеет тот же корпус PGA169. Прямая замена во многих системах (например, в Macintosh IIci, IIx, некоторых Amiga 3000). Более производительный.
2. MC68EC020 ("Эконом-класс") — Урезанная версия с 24-битной шиной адреса (16 МБ памяти) и, часто, 16-битной шиной данных. Использовался в консолях (например, Sega Genesis/Mega Drive 32X), дешевых контроллерах. Совместим по системе команд, но не является прямой физической или электрической заменой для 68020.
3. MC68040 / MC68LC040 — Более продвинутый процессор со встроенным FPU (кроме LC версии) и двумя раздельными кэшами. Требует другого питания и системы охлаждения. Программно совместим, но не является прямой заменой.
4. Motorola/Freescale ColdFire — Эволюционное развитие архитектуры 68000, начиная с ядра, производного от 68020. Сохраняет базовый набор инструкций, но с удалением некоторых сложных и редко используемых команд для повышения эффективности. Не является полностью бинарно совместимым, требует портирования ПО.

Ключевые сопроцессоры (работают в паре с 68020)

• MC68881 / MC68882 — Математический сопроцессор (FPU). 68882 — более быстрая и конвейеризированная версия. Крайне желателен для задач с плавающей точкой (CAD, 3D, научные расчеты).
• MC68851 — Сопроцессор управления памятью (PMMU). Необходим для реализации виртуальной памяти и работы продвинутых ОС (например, UNIX, OS/9) в полном объеме.

Вывод: MC68020EH25E — это классический, высокопроизводительный для своего времени 32-битный процессор в надежном керамическом корпусе. Он представляет собой сердце многих инновационных компьютерных систем конца 80-х — начала 90-х годов и до сих пор может встречаться в работающем промышленном оборудовании. Его прямое обновление в существующих системах — это MC68030, а для новых разработок рассматривалось бы семейство ColdFire или современные ARM-аналоги.