Motorola 88100
| Motorola 88100 | |
 | |
| Motorola MC88100 RISC CPU | |
| Gyártás | 1988–1998[1] |
| Tervező | Motorola |
| Gyártó | Motorola |
| Max CPU órajel | 20, 25, 33 MHz |
| Gyártás technológia méret | 1,5 μm, HCMOS[2] |
| Utasításkészlet | RISC |
| Architektúra | Harvard |
| L1 gyorsítótár | max. 2 × 16 KiB (MC88200) v. 2 × 64 KiB (MC88204) |
| Tokozás | 180 érintkezős CPGA |
| Tranzisztorok száma | 165 000 |
| Alkalmazása | munkaállomások, szerverek |
| Utód | Motorola 88110 |
A Motorola 88100 avagy MC88100 egy a Motorola által kifejlesztett mikroprocesszor, ami a 88000 RISC típusú utasításkészlet-architektúrát valósítja meg. Az MC88100 jelű processzort 1988-ban mutatták be, a 88000-es architektúra első implementációjaként. Ezt követte a Motorola 88110 (MC88110) az 1990-es évek elején.
A mikroprocesszor Harvard-architektúrájú, külön sínekkel csatlakozik a program- és adatmemóriákhoz. Belső felépítésében több külön végrehajtóegységgel rendelkezik: egy futószalagos fixpontos egysége van, a lebegőpontos egységében külön futószalagokkal kiépített összeadó és szorzóegység található, amelyekben az összeadó futószalag 5, a szorzó futószalag 6 fokozatú, külön egységek kezelik az adatsínt és az utasítássínt, valamint a regiszterfájlt.[3]:19.o Legfeljebb egy utasítást ad ki órajelciklusonként. A különálló MC88200 integrált áramkör opcionálisan hozzáadhat egy első szintű gyorsítótárat és egy lapozó rendszerű memóriakezelő egységet. Egy átlagos MC88100-es rendszer jellemzően két ilyen eszközt használ,[4] egyet-egyet az utasítások és az adatok számára, és további MC88200-asokat lehet hozzáadni a gyorsítótárak méretének növeléséhez.
Ezt a particionált rendszert kifejezetten a rendszer rugalmasságának biztosítására alakították ki, mivel így könnyen változtatható a gyorsítótár mennyisége az ár függvényében. A gyakorlatban ezek a további csipek több helyet foglaltak az áramköri lapon és az MC88200-ak és az MC88200 közötti sínek bonyolultabbá tették és megdrágították a kialakítható rendszert.
Az MC88100 165 000 tranzisztort tartalmaz, az MC88200 pedig 750 000 tranzisztort. Mindkettőt a Motorola gyártotta saját 1,5 μm-es nagy sűrűségű CMOS (HCMOS) folyamatával.[2]
Az MC88100 végül üzletileg nem lett sikeres. Ennek több oka volt, beleértve MC88200-as vezérlők használatának követelményét a használati esetek többségében,[a] de leginkább annak volt köszönhető, hogy a Motorola volt a szállítója az igen sikeres 68000 családnak. A 68000-as részleg a 88000-est konkurenciának tekintette, és elérték, hogy az MC88100-ast a sorozatgyártású alkatrészhez képest elfogadhatatlanul magas áron kínálja a cég. Az alkatrész mégis megtalálta a felhasználási területét a csúcskategóriás beágyazott termékek piacán, a Motorola saját számítógépeiben és más cégek nagyszámítógépeiben, például a Data General gépeiben és a Unisys S-8400 Unix szerverekben.
Tervezés
[szerkesztés]Fizikai jellemzői
[szerkesztés]A processzor 20, 25 és 33 MHz-es változatokban készült. Tokozása 45,72 × 45,72 mm (1,8 × 1,8 inch), 180 lábú kerámia PGA.[3]:301.o Fogyasztása 1,5 Watt 25 MHz-en.
Architektúra
[szerkesztés]- egy ciklusos végrehajtás az egész, logikai, bitmező-, elágazás és tárolás műveletekre
- 51 utasítás, 7 adattípus
- finomszemcsés párhuzamosság
- 4 teljesen független végrehajtó egység 5 konkurens futószalaggal
- a végrehajtás hardveresen szinkronizált eredménytábla-regiszterrel (scoreboard register)
- 32 általános célú regiszter
- egyszeres és kétszeres pontosságú IEEE 754 lebegőpontos kompatibilitás (egyes műveletek végrehajtása 1 órajelciklus)
- teljes 32 bites kombinációs szorzó
- külön adat- és utasítás-memóriaportok, Harvard sínstruktúra, amely egyidejű hozzáférést biztosít az alábbiakhoz:
- 30 bites adat-címsín
- 32 bites adatsín
- 30 bites utasítás-címsín (32 bites szóhatár-címzés)
- 32 bites utasítássín (rögzített 32 bites utasításhossz)
- futószalagos betöltő és tároló műveletek (max. 80 Mbyte/s 20 MHz-en)
- funkcionális redundancia hibafelismerés
- választható big-endian vagy little-endian bájtsorrend
- az összetett utasításszekvenciákat optimalizáló fordító állítja elő
- az architektúra bővíthető speciális funkcionális egységekkel (SFU)
- az L1 gyorsítótár a CPU-n kívül helyezkedik el, elérését a 88200/88204 jelű gyorsítótár- és memóriakezelő egységek (CMMU-k) biztosítják
A 88200 CMMU két, egyenként 4 GiB méretű logikai címteret biztosít, egyet a felhasználói, egyet a felügyelői (supervisor) szintekhez. A gyorsítótár négyutas csoport-asszociatív fizikai tár, mérete 16 KiB. A gyorsítótárak külön hozzárendelhetők az utasítássínhez és az adatsínhez. A 88204 CMMU 64 KiB méretű gyorsítótárat biztosít. A 88200/88204 csipek szintén HCMOS eljárással készültek.[2][8]
Programozási modell és regiszterkészlet
[szerkesztés]Az MC88100 programozási modellje és regiszterkészlete figyelemre méltóan hasonlít a DLX (továbbá a RISC-V) alapú CPU-khoz, 32 általános célú regiszterrel, melyből 31 írható, és 51 utasítással, amelyek mindegyike tetszőlegesen hozzáfér a 32 általános célú regiszter bármelyikéhez.
Regiszterek
[szerkesztés]
|
Az MC88100 összesen 64 felhasználó által hozzáférhető regiszterrel rendelkezik, melyek közül 32 vezérlőregiszter, és legfeljebb 6 regiszterhez férhet hozzá egyidejűleg (4 olvasás, 2 írás). Az általános regiszterek tényleges használatát a processzor nem kényszeríti ki minden regiszter esetén, az R1-et kivéve, amelyet visszatérési címként használ.
Megjegyzések
[szerkesztés]- ↑ A 88200 egy gyorsítótárat és egy memóriakezelő egységet (MMU) ad a processzorhoz. Tipikusan két 88200-ast alkalmaznak a 88100 Harvard-architektúrájának (külön utasítás- és adatmemória) módosított Harvard-architektúrára (egyesített memória) történő változtatására.[6] Az NCD (cég) egyedüli 88100-asokat alkalmazott (88200-asok nélkül) 88k jelű X-termináljaiban.
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ CPU Shack
- ↑ a b c Motorola Semiconductor / Master selection guide (angol nyelven) (pdf) pp. 51-52/778. Motorola, Inc., 1994. „MC88100RC, 32-Bit RISC Microprocessor” – rövid ismertető, összefoglaló
- ↑ a b MC88100 RISC Microprocessor User's Manual, 2nd, Prentice Hall (1990. május 6.). ISBN 013567090X. Hozzáférés ideje: 2023. augusztus 25.
- ↑ MVME180 Board (angol nyelven). m88k boards. m88k.com, 2014. (Hozzáférés: 2025. március 20.) „Very first 88k based board design without memory.”
- ↑ NCD 88k model no. (jpeg)
- ↑ MC881100 User's Manual, Figure 1-2 és §1.2.7.
- ↑ Military 188100 - Advance Information RISC Multichip Module (angol nyelven) (pdf) pp. 1/6. Motorola, Bitsavers, 2006. július
- ↑ a b Motorola 88200/4 CMMU (angol nyelven). m88k boards. m88k.com, 2014. (Hozzáférés: 2025. március 20.) „CMMU ... implements demand-paged virtual memory management with a 16KB cache memory”
Fordítás
[szerkesztés]- Ez a szócikk részben vagy egészben a Motorola 88100 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Források
[szerkesztés]- VLSI RISC Architecture and Organization. CRC Press, 184 – 192. o. (1989. május 6.)
- RISC Systems. Research Studies Press, 121 – 143. o. (1990. május 6.)
- Advanced Microprocessors, 2, McGraw-Hill, 433 – 434, 437. o. (1995. május 6.). ISBN 9780070628434
- MC88100 RISC Microprocessor User's Manual, 2nd, Prentice Hall (1990. május 6.). ISBN 013567090X
További információk
[szerkesztés]- the m68k and m88k resource (angol nyelven), 2024. november – információk a Motorola 68000 (m68k) és 88000 (m88k) platformokról
- ↑ CPU Shack: CPU of the Day: Motorola XC88110 88000 RISC Processor (angol nyelven). CPU Shack, 2013. április 2. (Hozzáférés: 2025. március 20.)
- Motorola falls in line in the stampede to implement RISC technology (angol nyelven). CBR (?), TechMonitor, 1988. április 26. (Hozzáférés: 2025. március 20.) „Prices for the 88000 will initially be $500 for the 88100 and $800 for the 8200.”
- Lifting the lid off the Motorola 88000 – to find do-it-yourself co-processors (angol nyelven). CBR (?), TechMonitor, 1988. szeptember 14. (Hozzáférés: 2025. március 20.) „Up to six further special function units, each with 255 reserved operation codes can be added to the silicon bus.”
