Freescale MC68030

Отличный выбор! Freescale MC68030 — это культовый 32-битный микропроцессор, один из пиков развития линейки Motorola 68000, который установил новые стандарты производительности в конце 1980-х — начале 1990-х годов.

Краткое описание

MC68030 — это высокопроизводительный 32-битный процессор с архитектурой CISC (Complex Instruction Set Computer). Он был представлен компанией Motorola (позже Freescale, ныне NXP) в 1987 году как преемник MC68020. Его ключевые инновации:

• Встроенные кэши данных и инструкций (по 256 байт каждый), что значительно ускоряло работу.
• Встроенный блок управления памятью (MMU) с буфером ассоциативной трансляции (TLB) для эффективной работы многозадачных ОС с виртуальной памятью.
• Высокая степень интеграции (около 300 000 транзисторов), что позволило создавать более компактные и мощные системы.

Этот процессор стал "сердцем" многих рабочих станций, мощных персональных компьютеров (особенно Apple Macintosh II и Amiga 3000), промышленных контроллеров и военной техники.

Технические характеристики

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная CISC, полное 32-битное АЛУ и регистры. | | Тактовая частота | 16, 20, 25, 33, 40, 50 МГц. Наиболее массовые — 25 и 33 МГц. | | Производительность | ~ 18 MIPS на 50 МГц (по Dhrystone 2.1). | | Шина данных | 32-битная (внешняя). | | Шина адреса | 32-битная (физически выведено 32 линии, но часто использовался 24-битный режим для совместимости). | | Кэш-память | Два раздельных кэша по 256 байт: для данных и для инструкций. | | Блок управления памятью (MMU) | Встроенный страничный MMU с 64-записным TLB (буфером ассоциативной трансляции). | | Конвейер | 3-ступенчатый конвейер (Fetch, Decode, Execute). | | Сопроцессор | Поддержка внешнего математического сопроцессора MC68881 или MC68882 (через асинхронный интерфейс). | | Напряжение питания | +5 В. | | Техпроцесс | HCMOS, 0.8-1.0 мкм (в зависимости от ревизии). | | Корпус | PGA (Pin Grid Array) на 128 контактов — самый распространенный. Также существовал PQFP (Plastic Quad Flat Pack) на 128 контактов для встраиваемых систем. | | Тепловыделение | ~ 1.5 — 2.0 Вт (зависит от частоты и корпуса). |

Ключевые особенности:

• Совместимость: Полная двоичная совместимость снизу вверх со всем семейством 68000.
• Два режима работы: User (пользовательский) и Supervisor (привилегированный, для ОС).
• Мультипроцессорная поддержка: Имел инструкции для построения многопроцессорных систем (CAS, CAS2).
• Гибкая шина: Поддержка синхронного и асинхронного протоколов, пакетного режима передачи.

Парт-номера (Part Numbers)

Номенклатура Motorola/Freescale была четкой и указывала на ключевые параметры. Основные варианты:

Стандартные версии (с MMU):

• MC68030RCxx — Основная серия (RC — Ceramic PGA корпус).
  • MC68030RC16, MC68030RC20, MC68030RC25, MC68030RC33, MC68030RC40, MC68030RC50 (цифры — частота в МГц).
• MC68030FExx — Версия в пластиковом PQFP корпусе для встраиваемых систем (FE — Plastic Flat Pack).
  • MC68030FE25, MC68030FE33, MC68030FE40.
• XMC68030RCxx — Расширенный температурный диапазон (военные/аэрокосмические применения).

Версии без MMU (для встраиваемых систем, где виртуальная память не нужна):

• MC68EC030RPxx (EC — Embedded Controller). У этих моделей отсутствует встроенный MMU, что делало их дешевле и популярными в контроллерах, сетевом оборудовании.
  • MC68EC030RP25, MC68EC030RP33, MC68EC030RP40.
  • Также были в PQFP корпусе: MC68EC030FE25 и т.д.

Совместимые и конкурирующие модели

В рамках семейства Motorola 680x0:

• Предшественники: MC68000, MC68008, MC68010, MC68020 (прямой предшественник, 030 имеет встроенные кэши и MMU).
• Последователи:
  • MC68040 — Следующее поколение с встроенным FPU (математическим сопроцессором) и более сложной архитектурой. Значительно мощнее, но и горячее.
  • MC68060 — Последний представитель линейки, суперскалярный процессор (как Intel Pentium). Выпущен уже под брендом Motorola.
  • MC68LC040 — "Облегченная" версия 040 без FPU.
• Сопроцессоры: MC68881 и более быстрый MC68882 — стандартные FPU для 030.

Конкурирующие процессоры того времени (конец 80-х — начало 90-х):

• Intel: Процессоры серии 80386 и 80486. Архитектура x86 в итоге завоевала рынок ПК.
• AMD: Клоны 80386 и 80486 (Am386, Am486).
• Другие RISC-архитектуры: Sun SPARC, MIPS R3000, DEC Alpha, HP PA-RISC, которые начали доминировать на рынке рабочих станций и серверов.

Известные системы на MC68030:

• Apple: Macintosh IIx, IIcx, IIci, SE/30, Portable, некоторые модели LC.
• Commodore Amiga: Amiga 3000, 3000T, 4000 (часть модификаций), мощные карты расширения.
• Atari: Atari TT, Falcon030 (использовал версию с тактовым генератором на чипе).
• NeXT: Станции NeXTcube и NeXTstation (использовали "облегченный" 68040, но 030 был в некоторых прототипах и ожидался).
• Рабочие станции: Sun 3/80, некоторые модели HP 9000 Series 300.
• Встраиваемые системы: Множество контроллеров, маршрутизаторов (например, Cisco 2500 series), военная авионика.

Наследие: Несмотря на то, что архитектура m68k уступила рынок ПК и серверов, она до сих пор используется во встраиваемых системах, а ее инструкции эмулируются в современных чипах (например, в некоторых процессорах NXP ColdFire). MC68030 остается легендой и предметом ностальгии для энтузиастов ретро-компьютеров.