Freescale MC68040RC25A

Отличный выбор! Freescale MC68040RC25A — это один из самых мощных и продвинутых 32-битных процессоров CISC-архитектуры семейства m68k, который по праву считается вершиной развития линейки 680x0 для настольных систем.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Описание

MC68040RC25A — это высокопроизводительный 32-битный микропроцессор четвертого поколения (отсюда "40" в названии). Его ключевая архитектурная особенность — встроенные (on-chip) блоки:

• Кэш-память инструкций и кэш-память данных (по 4 КБ каждый).
• FPU (Floating-Point Unit) — математический сопроцессор для операций с плавающей запятой.
• MMU (Memory Management Unit) — блок управления памятью.

Благодаря этой интеграции "всё в одном" (в отличие от 68030, где FPU и MMU были внешними), '040 достиг значительного прироста производительности и стал идеальным решением для высокопроизводительных рабочих станций, графических станций и серверов конца 80-х — середины 90-х годов.

Буквы в маркировке:

• RC: Обозначает корпус PGA (Pin Grid Array) с 179 контактами.
• 25: Тактовая частота 25 МГц.
• A: Ревизия ядра. Более поздние ревизии (обозначаемые буквами B, C, D, E и т.д.) имели исправления ошибок (errata) и могли быть более стабильными, особенно в мультипроцессорных конфигурациях.

Процессор был очень популярен в компьютерах Apple Macintosh (Quadra, Centris, некоторые модели PowerBook), Amiga (серия Amiga 4000, карты расширения), NeXTstation, а также в различных Unix-станциях и специализированном оборудовании.

Технические характеристики

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная CISC (Motorola 68000 family) | | Тактовая частота | 25 МГц | | Разрядность шины данных | 32 бита | | Разрядность шины адреса | 32 бита (адресное пространство 4 ГБ) | | Внутренняя организация | Суперскалярная конвейерная обработка (до 6 стадий) | | Кэш L1 | Раздельный: 4 КБ для данных + 4 КБ для инструкций | | Встроенные блоки | FPU (Floating-Point Unit)
MMU (Memory Management Unit) | | Техпроцесс | 0.65 / 0.8 мкм (CMOS) | | Напряжение питания | 5.0 В (важная особенность — более ранние 68040 требовали 5В, в отличие от 3.3В у 68LC040 и 68EC040) | | Потребляемая мощность | ~ 4.5 Вт (типовое, на 25 МГц) | | Корпус | 179-контактный CPGA (Ceramic Pin Grid Array) | | Температурный диапазон | Коммерческий (0°C до +70°C) |

Ключевые особенности:

1. Высокая степень интеграции — снижает стоимость системы и увеличивает производительность.
2. Шесть конвейеров — для параллельной обработки выборки, декодирования, выполнения команд, работы с FPU, MMU и шиной.
3. Проблемы с тепловыделением — из-за высокой степени интеграции и 5В питания ранние ревизии (особенно на 40 МГц) требовали хорошего пассивного или активного охлаждения. Могли сильно нагреваться.
4. Бинарная совместимость — полная совместимость с программным обеспечением, написанным для более ранних процессоров 68000/68020/68030.

Парт-номера и совместимые модели

Процессоры семейства 68040 имели несколько модификаций, отличающихся наличием/отсутствием FPU и MMU, напряжением питания и корпусом.

Основные парт-номера и аналоги:

• MC68040RC25A — Полнофункциональная версия с FPU и MMU, 5В, 179-пиновый CPGA, 25 МГц.
• MC68040RC25 / MC68040RC25M — Та же версия, где "M" может обозначать расширенный температурный диапазон.
• XCF68040RC25 — Версия от XCF (Excel/Сyrix), клон, лицензированный для производства другими компаниями. Полностью совместим по выводам и функциям.

Совместимые и родственные модели в семействе:

1. Полные аналоги по частоте (с FPU и MMU):

   • MC68040RC20 (20 МГц)
   • MC68040RC33 (33 МГц) — более высокая производительность, больше тепла.
   • MC68040RC40 (40 МГц) — топовая модель, требовала обязательного охлаждения.

2. "Облегченные" версии (без FPU):

   • MC68LC040... — Версия без математического сопроцессора (FPU). Имеет MMU. Часто использовалась в более дешевых настольных системах и ноутбуках (например, PowerBook 500 series). Напряжение 3.3В. Не является прямой механической заменой для MC68040RC25A из-за другого напряжения и, часто, корпуса (PQFP).
   • Пример: MC68LC040RC25

3. "Встроенные" версии (без FPU и MMU):

   • MC68EC040... — Версия без FPU и без MMU. Предназначена для встраиваемых систем и контроллеров, где управление памятью не требуется. Напряжение 3.3В. Также не является прямой заменой.
   • Пример: MC68EC040RC25

4. Более поздние и эффективные версии:

   • MC68040V (также известный как 68LC040V или 68EC040V) — Версия с пониженным энергопотреблением и напряжением ядра. Для портативных устройств.

5. Совместимые процессоры от других производителей:

   • Freescale (дочерняя компания Motorola) продолжала маркировку.
   • XCF (Cyrix/Excel) — как упоминалось выше, производили лицензионные клоны.
   • Thomson (позже STMicroelectronics) — также производили чипы по лицензии.

Важное примечание о совместимости и замене

• Механическая и электрическая совместимость: Прямой заменой MC68040RC25A могут быть только другие процессоры с суффиксом RC (или FE для пластикового корпуса) и без букв LC/EC в начале, работающие от 5В. Например, MC68040RC33.
• Процессоры с маркировкой LC040 или EC040 (3.3В, другой корпус) НЕЛЬЗЯ устанавливать в слот, предназначенный для полного 68040, без модификации платы (адаптер, переделка питания).
• При апгрейде старых систем (например, Macintosh или Amiga) всегда необходимо проверять, какая ревизия материнской платы и версия ROM поддерживаются. Для некоторых систем существовали отдельные модифицированные версии процессоров (например, с фиксом "задержки прерывания" для Mac).