Motorola 6800 - Motorola 6800

Motorola 6800

Mikroprocesor Motorola MC6800
Informacje ogólne
Wystrzelony	1974 ; 47 lat temu ( 1974 )
Wspólni producenci
Wydajność
Maks. Częstotliwość taktowania procesora	1 MHz do 2 MHz
Szerokość danych	8
Szerokość adresu	16
Architektura i klasyfikacja
Zestaw instrukcji	6800
Instrukcje	72
Specyfikacje fizyczne
Tranzystory
Pakiet(y)
Historia
Następca

6800 ( „ sześćdziesiąt osiem sto ”) jest 8-bitowy mikroprocesor zaprojektowane i pierwszy wytwarzany przez firmę Motorola , w 1974. MC6800 mikroprocesor jest częścią systemu M6800 mikrokomputer, który również szeregowy i równoległy interfejs IC , RAM , ROM i inne wsparcie frytki. Istotną cechą konstrukcyjną było to, że rodzina układów scalonych M6800 wymagała tylko jednego pięciowoltowego zasilacza w czasie, gdy większość innych mikroprocesorów wymagała trzech napięć. System mikrokomputerowy M6800 został ogłoszony w marcu 1974 roku i był w pełni produkowany pod koniec tego roku.

6800 ma 16-bitową magistralę adresową, która ma bezpośredni dostęp do 64 KB pamięci i 8-bitową dwukierunkową magistralę danych. Posiada 72 instrukcje z siedmioma trybami adresowania, co daje łącznie 197 opkodów . Oryginalny MC6800 mógł mieć częstotliwość taktowania do 1 MHz. Późniejsze wersje miały maksymalną częstotliwość taktowania 2 MHz.

Oprócz układów scalonych Motorola dostarczyła również kompletny system rozwoju języka asemblera . Klient mógł korzystać z oprogramowania na zdalnym komputerze typu timeshare lub na własnym minikomputerze . Motorola EXORciser był komputerem stacjonarnym zbudowanym z układów scalonych M6800, które można było wykorzystać do prototypowania i debugowania nowych projektów. Obszerny pakiet dokumentacji zawierał arkusze danych o wszystkich układach scalonych, dwa podręczniki programowania w języku asemblera i 700-stronicowy podręcznik aplikacji, który pokazał, jak zaprojektować terminal komputerowy w punkcie sprzedaży .

Model 6800 był popularny w komputerowych urządzeniach peryferyjnych , aplikacjach sprzętu testowego i terminalach w punktach sprzedaży. Znalazł również zastosowanie w grach zręcznościowych i automatach do pinballa. MC6802, wprowadzony w 1977 roku, zawierał 128 bajtów pamięci RAM i wewnętrzny oscylator zegara na chipie. MC6801 i MC6805 zawierały pamięć RAM, ROM i I/O na jednym chipie i były popularne w zastosowaniach motoryzacyjnych. Motorola 6809 był aktualizowany zgodny projekt.

Historia

Historia Motoroli w półprzewodnikach

Motorola rozpoczęła produkcję półprzewodników w latach 50. XX wieku.

Galvin Manufacturing Corporation została założona w 1928 roku; nazwa firmy została zmieniona na Motorola w 1947 roku. Rozpoczęli oni komercyjną produkcję tranzystorów w nowym zakładzie o wartości 1,5 miliona dolarów w Phoenix w 1955 roku.

Tranzystory i układy scalone Motoroli były używane we własnym zakresie w produktach komunikacyjnych, wojskowych, motoryzacyjnych i konsumenckich, a także były sprzedawane innym firmom. W 1973 roku Semiconductor Products Division (SPD) osiągnął sprzedaż w wysokości 419 milionów dolarów i był drugą co do wielkości firmą półprzewodnikową po Texas Instruments .

Na początku lat 70. Motorola rozpoczęła projekt, w ramach którego opracował swój pierwszy mikroprocesor, MC6800. Następnie pojawiły się mikrokontrolery jednoukładowe, takie jak MC6801 i MC6805.

Zespół programistów

Schemat blokowy systemu mikrokomputerowego M6800

Motorola nie opisała rozwoju mikroprocesora 6800 w sposób, w jaki Intel zrobił to dla swoich mikroprocesorów. W 2008 roku Computer History Museum przeprowadziło wywiady z czterema członkami zespołu projektowego 6800 mikroprocesorów. Ich wspomnienia mogą zostać potwierdzone i poszerzone w pisanych wówczas artykułach w czasopismach i czasopismach.

Projekt mikroprocesora Motorola rozpoczął się w 1971 roku od zespołu składającego się z projektanta Toma Bennetta, dyrektora inżynieryjnego Jeffa LaVella, marketera produktów Link Young oraz projektantów systemów Mike'a Wilesa, Gene'a Schribera i Douga Powella. Wszystkie znajdowały się w Mesa w Arizonie , w aglomeracji Phoenix . Zanim projekt został ukończony, Bennett miał 17 projektantów układów i ludzi zajmujących się układem, którzy pracowali nad pięcioma układami. LaVell zatrudniał od 15 do 20 inżynierów systemowych i istniała inna grupa inżynierów aplikacji o podobnej wielkości.

Tom Bennett miał doświadczenie w sterowaniu przemysłowym i pracował dla Victora Comptometer w latach 60., projektując pierwszy elektroniczny kalkulator wykorzystujący układy scalone MOS, Victor 3900. W maju 1969 r. Ted Hoff pokazał Bennettowi wczesne schematy Intel 4004, aby sprawdzić, czy będzie on spełniał ich kalkulator potrzebuje. Bennett dołączył do Motoroli w 1971 roku, aby zaprojektować układy scalone do kalkulatorów. Wkrótce został mianowany głównym architektem projektu mikroprocesora, który wyprodukował 6800. Inni przypisali sobie zasługi za zaprojektowanie 6800. We wrześniu 1975 r. Robert H. Cushman , redaktor ds. mikroprocesorów magazynu EDN , przeprowadził wywiad z Chuckiem Peddlem na temat nowego mikroprocesora 6502 firmy MOS Technology . Następnie Cushman poprosił „Toma Bennetta, głównego architekta 6800” o komentarz na temat nowego konkurenta. Po projekcie 6800 Bennett pracował nad aplikacjami motoryzacyjnymi, a Motorola stała się głównym dostawcą mikroprocesorów stosowanych w samochodach.

Jeff LaVell dołączył do Motoroli w 1966 roku i pracował w organizacji marketingowej branży komputerowej. LaVell pracował wcześniej dla Collins Radio nad ich komputerem C8500, który został zbudowany z układów scalonych ECL o małej skali . W 1971 kierował grupą, która badała potrzeby swoich obecnych klientów, taką jak Hewlett-Packard , National Cash Register , Control Data Corporation (CDC) i Digital Equipment Corporation (DEC). Badaliby produkty klienta i próbowali zidentyfikować funkcje, które można by zaimplementować w większych układach scalonych przy niższych kosztach. Wynikiem ankiety była rodzina składająca się z 15 klocków; każdy może być zaimplementowany w układzie scalonym. Niektóre z tych bloków zostały zaimplementowane w początkowym wydaniu M6800, a kolejne zostały dodane w ciągu następnych kilku lat. Aby ocenić architekturę 6800 podczas projektowania układu, zespół LaVell zbudował równoważny obwód, używając 451 małych układów scalonych TTL na pięciu płytkach drukowanych o wymiarach 10 na 10 cali (25 na 25 cm). Później zmniejszyli to do 114 układów scalonych na jednej płycie, używając pamięci ROM i urządzeń logicznych MSI (integracja średniej skali).

John Buchanan był projektantem pamięci w Motoroli, kiedy Bennett poprosił go o zaprojektowanie podwajacza napięcia dla 6800. Typowy n-kanałowy układ scalony MOS wymagał trzech zasilaczy: -5 woltów, +5 woltów i +12 woltów. Rodzina M6800 miała używać tylko jednego napięcia +5 woltów. Łatwo było wyeliminować zasilanie -5 woltów za pomocą wewnętrznego falownika napięcia , ale logika trybu rozszerzonego wymagała również zasilania od 10 do 12 woltów. Aby rozwiązać ten problem, projekt dodał podwajacz napięcia na chipie. Buchanan wykonał projekt obwodu, analizę i układ dla mikroprocesora 6800. Otrzymał patenty na podwajacz napięcia i układ chipów 6800. Rod Orgill asystował Buchananowi w analizach i układzie chipów 6800. Później Orgill zaprojektował mikroprocesor MOS Technology 6501 , który był kompatybilny z gniazdem 6800.

Bill Lattin dołączył do Motoroli w 1969 roku, a jego grupa dostarczyła narzędzia do symulacji komputerowych do charakteryzowania nowych obwodów MOS w 6800. Lattin i Frank Jenkins uczęszczali na UC Berkeley i studiowali symulatory obwodów komputerowych pod kierunkiem Donalda Pedersona , projektanta symulatora obwodów SPICE . Symulator Motoroli, MTIME, był zaawansowaną wersją symulatora obwodu TIME, który Jenkins opracował w Berkeley. Grupa opublikowała artykuł techniczny "Modelowanie urządzeń MOS dla implementacji komputerowej" w 1973 roku opisujący "technologię n-kanałową 5 V z pojedynczym zasilaniem" działającą z częstotliwością 1 MHz. Mogli symulować obwód 50 MOSFET na komputerze mainframe IBM 370/165. W listopadzie 1975 roku Lattin dołączył do Intela, aby pracować nad mikroprocesorem nowej generacji.

Bill Mensch dołączył do Motoroli w 1971 roku po ukończeniu Uniwersytetu Arizony. Pracował kilka lat jako technik elektronik, zanim uzyskał stopień BSEE. Pierwszy rok w Motoroli był serią trzymiesięcznych rotacji w czterech różnych obszarach. Mensch stworzył schemat blokowy modemu, który miał stać się 6860. Pracował również nad grupą aplikacji, która definiowała system M6800. Po tym roku szkoleniowym został przydzielony do zespołu programistów 6820 Peripheral Interface Adapter (PIA). Mensch był głównym współtwórcą projektu tego układu, otrzymał patent na układ układów scalonych i został nazwany współtwórcą siedmiu innych patentów na system M6800. Później Mensch zaprojektował mikroprocesor MOS Technology 6502 .

MIKBUG był częścią obszernego wsparcia dla mikrokomputerów M6800 opracowanego przez Grupę Inżynierii Aplikacji Motoroli.

Mike Wiles był inżynierem projektu w grupie Jeffa LaVella i odbył liczne wizyty u klientów z Tomem Bennettem podczas fazy definiowania 6800 produktu. Jest wymieniony jako wynalazca w 18 6800 patentach, ale najbardziej znany jest z programu komputerowego MIKBUG . Był to monitor dla systemu komputerowego 6800, który umożliwiał użytkownikowi badanie zawartości pamięci RAM i zapisywanie lub ładowanie programów na taśmę. Ten 512 bajtowy program zajmował połowę pamięci ROM MCM6830. Ta pamięć ROM była używana w zestawie ewaluacyjnym projektu Motorola MEK6800 i wczesnych hobbystycznych zestawach komputerowych. Wiles pozostał z Motorolą, przeniósł się do Austin i pomógł zaprojektować mikrokontroler MC6801, który został wydany w 1978 roku.

Chuck Peddle dołączył do zespołu projektowego w 1973 roku po zakończeniu projektowania procesora 6800, ale przyczynił się do ogólnego projektu systemu i kilku układów peryferyjnych, w szczególności interfejsu równoległego 6820 (PIA). Peddle jest wymieniony jako wynalazca szesnastu patentów Motoroli, większość ma sześciu lub więcej współwynalazców. Podobnie jak inni inżynierowie w zespole, Peddle odwiedził potencjalnych klientów i poprosił ich o opinie. Peddle i John Buchanan zbudowali jedną z pierwszych 6800 tablic demonstracyjnych. W sierpniu 1974 Chuck Peddle opuścił Motorolę i dołączył do małej firmy produkującej półprzewodniki w Pensylwanii, MOS Technology . Tam kierował zespołem, który zaprojektował rodzinę mikroprocesorów 6500.

Konstrukcja mikroprocesora MC6800

Rejestry i linie I/O mikroprocesora Motorola MC6800

Motorola 6800 i Intel 8080 zostały zaprojektowane w tym samym czasie i miały podobne funkcje. 8080 był rozszerzeniem i ulepszeniem Intel 8008, który z kolei był implementacją LSI opartej na TTL konstrukcji procesora używanej w Datapoint 2200 . Architektura 6800 była konstrukcją LSI zgodną z TTL, wzorowaną na procesorze DEC PDP-11 .

6800 miał 8-bitową dwukierunkową magistralę danych, 16-bitową magistralę adresową, która mogła adresować 64 KB pamięci i był dostarczany w 40-pinowym pakiecie DIP . 6800 miał dwa 8-bitowe akumulatory, 16-bitowy rejestr indeksów i 16-bitowy wskaźnik stosu. Tryb adresowania bezpośredniego, często nazywany w innych procesorach stroną zerową , umożliwiał szybki dostęp do pierwszych 256 bajtów pamięci. Urządzenia we/wy były adresowane jako pamięć, więc nie było specjalnych instrukcji we/wy. Gdy 6800 został zresetowany, załadował licznik programu z najwyższego adresu i rozpoczął wykonywanie w zapisanej tam komórce pamięci.

6800 miał kontrolę trzech stanów, która wyłączała magistralę adresową, aby umożliwić innym urządzeniom bezpośredni dostęp do pamięci . Na przykład kontroler dyskietek może ładować dane do pamięci bez konieczności obsługi procesora. Możliwe było nawet, aby dwa procesory 6800 miały dostęp do tej samej pamięci. Jednak w praktyce systemy o takiej złożoności zwykle wymagały użycia zewnętrznych urządzeń nadawczo-odbiorczych magistrali do sterowania magistralą systemową; w takich obwodach sterowanie szyną na procesorze zostało całkowicie wyłączone na korzyść wykorzystania podobnych możliwości nadajnika-odbiornika szyny. W przeciwieństwie do tego 6802 całkowicie zrezygnował z tej kontroli na chipie, aby zwolnić piny dla innych funkcji w tym samym 40-pinowym pakiecie co 6800, ale tę funkcjonalność można nadal osiągnąć za pomocą zewnętrznego transceivera magistrali.

Układy scalone MOS zwykle wykorzystywały w latach siedemdziesiątych sygnały zegara podwójnego ( zegar dwufazowy ). Zostały one wygenerowane zewnętrznie dla 6800, 6800 miał minimalną częstotliwość taktowania 100 kHz i początkowo działał z maksymalną częstotliwością 1 MHz. Szybsze wersje 6800 zostały wydane w 1976 roku.

Inne działy Motoroli opracowały komponenty dla rodziny M6800. Dział produktów komponentowych zaprojektował układ scalony zegara dwufazowego MC6870, a grupa produktów pamięciowych dostarczyła pełną linię pamięci ROM i RAM. Generator szybkości transmisji MC14411 grupy CMOS zapewniał zegar od 75 do 9600 bodów dla interfejsu szeregowego MC6850. Bufory dla magistral adresowych i danych były standardowymi produktami Motoroli. Motorola może dostarczyć każdy układ scalony, tranzystor i diodę niezbędne do zbudowania komputera opartego na MC6800.

Układy scalone MOS

Wafel krzemowy zawierający wiele układów scalonych

Układy MOS pierwszej generacji wykorzystywały p-kanałowy tranzystor polowy, znany jako p-kanałowy MOSFET (p-kanałowy opisuje konfigurację tranzystora). Te układy scalone były używane w kalkulatorach i w pierwszym mikroprocesorze Intel 4004. Były łatwe w produkcji, ale były powolne i trudne do połączenia z popularnymi układami cyfrowymi TTL . n-kanałowy układ scalony MOS mógł działać dwa lub trzy razy szybciej i był kompatybilny z TTL. Ich produkcja była znacznie trudniejsza ze względu na zwiększoną wrażliwość na zanieczyszczenia, co wymagało ultra czystej linii produkcyjnej i skrupulatnej kontroli procesu. Motorola nie miała możliwości produkcji n-kanałowych MOS i musiała ją opracować dla rodziny 6800.

Testowe n-kanałowe układy scalone MOS Motoroli zostały ukończone pod koniec 1971 roku i wskazywały, że częstotliwość zegara będzie ograniczona do 1 MHz. Zastosowano w nich tranzystory MOS „tryb ulepszony”. Istniała nowsza technologia wytwarzania, która wykorzystywała jako obciążenia tranzystory MOS „tryb zubożenia”, co pozwalało na tworzenie mniejszych i szybszych obwodów (jest to również znane jako nMOS z obciążeniem zubożonym ). Przetwarzanie w „trybie wyczerpania” wymagało dodatkowych kroków, więc Motorola zdecydowała się pozostać przy „trybie rozszerzonym” dla nowego projektu z pojedynczym napięciem zasilania. Taktowanie 1 MHz oznaczało, że projektanci chipów musieliby wymyślić kilka innowacji architektonicznych, aby przyspieszyć przepustowość mikroprocesora. Te powstałe obwody były szybsze, ale wymagały więcej miejsca na chipie.

W latach 70. półprzewodniki wytwarzano na płytkach krzemowych o średnicy 75 mm . Każdy wafel może wyprodukować od 100 do 200 układów scalonych lub matryc. Literatura techniczna podaje długość i szerokość każdego chipa w „mils” (0,001 cala). Obecną praktyką branżową jest określenie obszaru chipa. Przetwarzanie wafli wymagało wielu etapów, a podczas każdego etapu w różnych miejscach na waflu pojawiały się wady. Im większy chip, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia defektu. Procent pracujących wiórów lub wydajność gwałtownie spadła dla wiórów większych niż 160 milicali (4 mm) na boku.

Wielkość docelową 6800 wynosiła 180 milicali (4,6 mm) na każdej stronie, ale ostateczna wielkość to 212 milicali (5,4 mm) o powierzchni 29,0 mm ² . Przy 180 milicali, 3-calowy (76 mm) wafel pomieści około 190 żetonów, 212 milicali zmniejsza to do 140 żetonów. Przy tej wielkości wydajność może wynosić 20% lub 28 żetonów na wafel. Raport roczny Motoroli z 1975 r. podkreśla nowy mikroprocesor MC6800, ale zawiera kilka akapitów na temat „problemów z wydajnością MOS”. Problem wydajności został rozwiązany w wyniku zmiany projektu rozpoczętej w 1975 roku w celu wykorzystania trybu wyczerpywania w urządzeniach z rodziny M6800. 6800 matryca wielkość zmniejszono do 160 mils (4 mm) z każdej strony o powierzchni 16,5 mm ² . Pozwoliło to również na szybsze zegary, MC68A00 działałby z prędkością 1,5 MHz, a MC68B00 z 2,0 MHz. Nowe części były dostępne w lipcu 1976 roku.

Wprowadzenie do rodziny M6800

Wczesna reklama systemu mikrokomputerowego rodziny Motorola M6800

Wydanie Electronics z 7 marca 1974 zawierało dwustronicową historię na temat mikroprocesora Motorola MC6800 wraz z adapterem interfejsu peryferyjnego MC6820, adapterem interfejsu komunikacyjnego MC6850, 128-bajtową pamięcią RAM MCM6810 i 1024-bajtową pamięcią ROM MCM6830. Następnie ukazał się ośmiostronicowy artykuł w numerze z 18 kwietnia 1974, napisany przez zespół projektantów Motoroli. W tym wydaniu pojawił się również artykuł przedstawiający Intel 8080.

Układy procesorów Intel 8080 i Motorola MC6800 rozpoczęły się około grudnia 1972 r. Pierwsze działające układy 8080 zostały wyprodukowane w styczniu 1974 r., a pierwsze publiczne ogłoszenie miało miejsce w lutym 1974 r. 8080 używał tego samego trójnapięciowego N-kanałowego procesu MOS, co istniejące układy pamięci Intela. pozwalając na rozpoczęcie pełnej produkcji w kwietniu.

Pierwsze działające chipy MC6800 zostały wyprodukowane w lutym 1974 roku, a wybranemu klientom rozdano próbki inżynieryjne. Hewlett-Packard w Loveland w stanie Kolorado chciał, aby MC6800 był nowym kalkulatorem biurkowym i miał prototypowy system działający do czerwca. W MC6800 zastosowano nowy jednonapięciowy N-kanałowy proces MOS, który okazał się bardzo trudny do wdrożenia. System mikrokomputerowy M6800 został ostatecznie wyprodukowany w listopadzie 1974 roku. Motorola zrównała cenę Intela za pojedynczy mikroprocesor, 360 dolarów. ( IBM System/360 był wówczas dobrze znanym komputerem.) W kwietniu 1975 roku zestaw do projektowania mikrokomputera MEK6800D1 został zaoferowany za 300 dolarów. Zestaw zawierał wszystkie sześć układów z rodziny M6800 oraz instrukcje aplikacji i programowania. Cena pojedynczego mikroprocesora MC6800 wynosiła 175 USD.

Link Young był sprzedawcą produktów, który opracował kompleksowe podejście systemowe dla wydania rodziny M6800. Oprócz wypuszczenia pełnego zestawu chipów pomocniczych z mikroprocesorem 6800, Motorola zaoferowała system rozwoju oprogramowania i sprzętu. Narzędzia do tworzenia oprogramowania były dostępne na zdalnych komputerach z podziałem czasu lub dostępny był kod źródłowy, dzięki czemu klient mógł korzystać z własnego systemu komputerowego. Oprogramowanie, które działało na systemie mikroprocesorowym, było zazwyczaj napisane w języku asemblera. System deweloperski składał się z edytora tekstu, asemblera i symulatora. Umożliwiło to programiście przetestowanie oprogramowania przed ukończeniem systemu docelowego. Rozwój sprzętu był komputerem stacjonarnym zbudowanym z procesora rodziny M6800 i urządzeń peryferyjnych znanych jako EXORcisor. Motorola zaoferowała trwający od trzech do pięciu dni kurs projektowania mikroprocesorów dla sprzętu i oprogramowania 6800. To podejście zorientowane na system stało się standardowym sposobem wprowadzania nowego mikroprocesora.

Rozpad zespołu projektowego

Główny wysiłek przy projektowaniu rodziny M6800 został zakończony w połowie 1974 roku i wielu inżynierów opuściło grupę lub firmę. Kilka czynników doprowadziło do rozpadu grupy projektowej.

Motorola otworzyła nową fabrykę półprzewodników MOS w Austin w Teksasie. Cały zespół inżynierów miał się tam przenieść w 1975 roku. Wielu pracowników lubiło mieszkać na przedmieściach Phoenix w Mesa i bardzo nieufnie podchodziło do przeprowadzki do Austin. Liderom zespołów nie udało się prosić kierownictwa wyższego szczebla o odroczenie przeprowadzki.

Recesja nawiedziła przemysł półprzewodników w połowie 1974 roku, powodując tysiące zwolnień. Magazyn Electronics z listopada 1974 donosi, że Motorola zwolniła 4500 pracowników, Texas Instruments 7000, a Signetics 4000. Dział produktów półprzewodnikowych Motoroli straci w ciągu najbliższych 12 miesięcy trzydzieści milionów dolarów, a pojawiły się pogłoski, że grupa IC zostanie sprzedana. Motorola nie sprzedała oddziału, ale zmieniła kierownictwo i organizację. Do końca 1974 r. Intel zwolnił prawie jedną trzecią swoich 3500 pracowników. Biznes MOS IC odbił się, ale w 1974 i 1975 roku bezpieczeństwo pracy nie było brane za pewnik.

Chuck Peddle (i inni inżynierowie Motoroli) odwiedzali klientów, aby wyjaśnić zalety mikroprocesorów. Zarówno Intel, jak i Motorola początkowo ustaliły cenę pojedynczego mikroprocesora na 360 USD. Wielu klientów wahało się przed przyjęciem tej nowej technologii mikroprocesorowej za tak wysoką cenę. (Rzeczywista cena produkcji była znacznie niższa.) W połowie 1974 roku Peddle zaproponował uproszczony mikroprocesor, który można było sprzedawać po znacznie niższej cenie. Strategia „całkowitej rodziny produktów” Motoroli nie skupiała się na cenie MPU, ale na obniżeniu całkowitego kosztu projektowania klienta. Ich bezpośrednim celem było wprowadzenie gotowego systemu do produkcji i pracowali nad ulepszeniami w 1975 roku.

Ogłoszenie wprowadzające mikroprocesora MOS Technology MCS6501 w sierpniu 1975 r.

Peddle kontynuował pracę dla Motoroli, jednocześnie szukając inwestorów dla swojej nowej koncepcji mikroprocesora. W sierpniu 1974 roku Chuck Peddle opuścił Motorolę i dołączył do małej firmy produkującej półprzewodniki w Pensylwanii, MOS Technology. Za nim podążało siedmiu innych inżynierów Motoroli: Harry Bawcum, Ray Hirt, Terry Holdt, Mike James, Will Mathis, Bill Mensch i Rod Orgill. Grupa Peddle'a w MOS Technology opracowała dwa nowe mikroprocesory, które były kompatybilne z układami peryferyjnymi Motoroli, takimi jak 6820 PIA. Rod Orgill zaprojektował procesor MCS6501, który można podłączyć do gniazda MC6800, a Bill Mensch stworzył MCS6502, który miał układ generowania zegara na chipie. Te mikroprocesory nie uruchomiłyby programów 6800, ponieważ miały inną architekturę i zestaw instrukcji. Głównym celem był mikroprocesor, który sprzedawałby się za mniej niż 25 USD. Można to zrobić poprzez usunięcie mniej istotnych funkcji w celu zmniejszenia rozmiaru chipa. Użyto 8-bitowego wskaźnika stosu zamiast 16-bitowego. Pominięto drugi akumulator. Bufory adresowe nie miały trybu trójstanowego dla transferów danych bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA). Celem było zmniejszenie rozmiaru chipa do 153 mils x 168 mils (3,9 mm x 4,3 mm).

Chuck Peddle był bardzo skutecznym rzecznikiem, a mikroprocesory MOS Technology były szeroko omawiane w prasie branżowej. Jedną z pierwszych była całostronicowa historia o mikroprocesorach MCS6501 i MCS6502 w magazynie Electronics z 24 lipca 1975 roku . Artykuły ukazały się również w EE Times (24 sierpnia 1975), EDN (20 września 1975), Electronic News (3 listopada 1975) i Byte (listopad 1975). Reklamy modelu 6501 pojawiły się w kilku publikacjach w pierwszym tygodniu sierpnia 1975 roku. Model 6501 miał być wystawiony na sprzedaż na targach WESCON w San Francisco w dniach 16-19 września 1975 roku po 20 dolarów za sztukę. We wrześniu 1975 r. w reklamach pojawiły się zarówno mikroprocesory 6501, jak i 6502. 6502 kosztowałby tylko 25 USD.

Motorola odpowiedziała na 20-dolarowy mikroprocesor MOS Technology natychmiastowo obniżając cenę jednostkowego mikroprocesora 6800 z 175 dolarów do 69 dolarów, a następnie pozywając MOS Technology w listopadzie 1975 roku. Motorola twierdziła, że ​​ośmiu byłych inżynierów Motoroli wykorzystało informacje techniczne opracowane w Motoroli przy projektowaniu mikroprocesory 6501 i 6502. Inny biznes MOS Technology, chipy kalkulatorów, podupadał z powodu wojny cenowej z Texas Instruments, więc ich sponsor finansowy, Allen-Bradley , postanowił ograniczyć ewentualne straty i sprzedał aktywa MOS Technology z powrotem założycielom. Pozew został rozstrzygnięty w kwietniu 1976 r., kiedy firma MOS Technology zrezygnowała z chipu 6501, który można podłączyć do gniazda Motorola 6800 i licencjonować chipy peryferyjne Motoroli. Motorola obniżyła cenę jednostkową 6800 do 35 dolarów.

Proces sądowy MOS Technology vs. Motorola rozwijał narrację Dawida i Goliata na przestrzeni lat. Jednym z punktów było to, że Motorola nie posiadała patentów na tę technologię. Z technicznego punktu widzenia było to prawdą, gdy pozew został złożony pod koniec 1975 roku. 30 października 1974 roku, zanim wypuszczono model 6800, Motorola złożyła wiele wniosków patentowych dotyczących rodziny mikroprocesorów, a następnie przyznano ponad dwadzieścia patentów. Pierwsza skierowana była do Toma Bennetta 8 czerwca 1976 r. po wewnętrzną magistralę adresową 6800. Drugi był Bill Mensch 6 lipca 1976 r. za układ 6820 żetonów. Wiele z tych patentów wymieniało kilku odchodzących inżynierów jako współtwórców. Patenty te obejmowały magistralę 6800 i sposób, w jaki chipy peryferyjne komunikowały się z mikroprocesorem.

Przenieś się do Austin

Chipy z rodziny M6800 zostały przeprojektowane tak, aby wykorzystywały technologię trybu wyczerpania. MC6820 PIA stał się MC6821.

Gary Daniels projektował układy scalone do elektronicznych zegarków na rękę, kiedy Motorola wyłączyła swoją jednostkę elektroniki Timepiece. Tom Bennett zaproponował mu pracę w grupie mikroprocesorowej w listopadzie 1974 roku. Bennett nie chciał opuszczać obszaru Phoenix, więc Gary Daniels kierował rozwojem mikroprocesorów w Austin. (Daniels był kierownikiem projektu mikroprocesorów przez następne dziesięć lat, zanim awansował na wiceprezesa).

Pierwszym zadaniem było przeprojektowanie 6800 MPU, aby poprawić wydajność produkcji i działać z szybszym zegarem. Ten projekt wykorzystywał technologię trybu wyczerpania i był znany wewnętrznie jako MC6800D. Liczba tranzystorów wzrosła z 4000 do 5000, ale obszar matryca została obniżona z 29,0 mm ² 16,5 mm ² (pozwalając cena procesora zostać obniżony do 35 $). Maksymalna częstotliwość taktowania wybranych części podwoiła się do 2 MHz. Inne układy z rodziny M6800 również zostały przeprojektowane, aby wykorzystywały technologię trybu wyczerpania. Adapter interfejsu peryferyjnego miał niewielką zmianę w charakterystyce elektrycznej pinów I/O, więc MC6820 stał się MC6821. Te nowe IC zostały ukończone w lipcu 1976 roku.

Nowy, tani układ generatora zegara, MC6875, został wydany w 1977 roku. Zastąpił on hybrydowy układ scalony MC6870 za 35 dolarów. MC6875 był dostarczany w 16-pinowej obudowie zanurzeniowej i mógł używać kryształu kwarcu lub sieci kondensatorów rezystorowych.

Innym projektem było umieszczenie 128 bajtów pamięci RAM i generatora zegara w jednym chipie 11 000 tranzystorów. Mikroprocesor MC6802 został wydany w marcu 1977 roku. Towarzyszący chip MC6846 miał 2048 bajtów pamięci ROM, 8-bitowy dwukierunkowy port i programowalny zegar. To był dwuukładowy mikrokomputer. 6802 ma wbudowany oscylator, który wykorzystuje zewnętrzny kryształ kwarcowy 4 MHz do wytwarzania dwufazowego zegara 1 MHz. Wewnętrzną 128-bajtową pamięć RAM można wyłączyć, uziemiając pin, a urządzenia z uszkodzoną pamięcią RAM były sprzedawane jako MC6808.

Seria układów peryferyjnych została wprowadzona do 1978 roku. Programowalny licznik MC6840 miał trzy 16-bitowe liczniki binarne, które mogły być używane do pomiaru częstotliwości, zliczania zdarzeń lub pomiaru interwałów. Kontroler bezpośredniego dostępu do pamięci MC6844 może przesyłać dane z kontrolera we/wy do pamięci RAM bez obciążania mikroprocesora MC6800. Kontroler MC6845 CRT (CRTC) zapewnia logikę sterowania dla terminala komputerowego opartego na znakach. 6845 miał wsparcie dla lekkiego pióra , alternatywy dla myszy komputerowej.

MC6845 był bardzo popularnym układem: był nawet używany w oryginalnym IBM Monochrome Display Adapter i oryginalnym IBM Color Graphics Adapter dla IBM PC i następców, gdzie 6845 był używany z procesorem Intel 8088. W czasie zimnowojennych embarg technologicznych w Bułgarii wyprodukowano klon 6845 o nazwie CM607. Późniejsza karta IBM Enhanced Graphics Adapter (EGA) zawierała niestandardowy chip IBM (EGA CRTC), który zastąpił Motorolę 6845, dodając wiele ulepszeń w większości kompatybilny sposób. Array IBM Video Graphics (VGA), który stał się wszechobecny (do tego stopnia, że jest on nadal emulowane jako funkcji podstawowej z najnowocześniejszych komputerowych chipów adapter wideo) zawiera zgodny Prawie nadzbiorem EGA CRTC, nadal głównie zgodnego z MC6845 (ale do tego momentu bez obsługi pióra świetlnego, które zachował EGA CRTC).

MC6801 był mikrokomputerem jednoukładowym (który dziś byłby również nazywany mikrokontrolerem) zawierającym procesor 6802 ze 128 bajtami pamięci RAM, 2 KB ROM, 16-bitowy zegar, 31 programowalnych równoległych linii we/wy i szeregowy Port. (MC6803 był taki sam, z wyjątkiem braku pamięci ROM i mniejszej liczby różnych konfiguracji magistrali.) Może również używać linii I/O jako magistrali danych i adresów do łączenia ze standardowymi urządzeniami peryferyjnymi M6800. 6801 wykonałby kod 6800, ale miał dziesięć dodatkowych instrukcji, a czas wykonania kluczowych instrukcji został skrócony. Dwa akumulatory 8-bitowe mogą działać jako jeden akumulator 16-bitowy do dodawania, odejmowania i mnożenia o podwójnej precyzji. Początkowo był przeznaczony do użytku w motoryzacji, a głównym klientem był General Motors. Pierwszą aplikacją był komputer pokładowy dla Cadillaca Seville z 1978 roku. Ten 35-tysięczny układ tranzystorowy był zbyt drogi, aby mógł być stosowany na szeroką skalę w samochodach, dlatego zaprojektowano jednoukładowy mikrokomputer MC6805 o zmniejszonej funkcjonalności.

MC6801 był jednym z pierwszych mikroprocesorów z instrukcją mnożenia.

Hitachi HD6303 (nie mylić z Hitachi 6309 ) jest reimplementacją Motoroli MC6803 z drugiego źródła, z kilkoma dodatkowymi instrukcjami i nieco szybszą implementacją instrukcji mnożenia 8x8. Hitachi HD6303 jest używany w pierwszym PDA, Psion Organizer z 1984 roku . Hitachi HD6303 był również używany w 1983 „Pocket Telex”.

MC 6809 był najbardziej zaawansowanym 8-bitowym mikroprocesorem wyprodukowanym przez Motorolę. Miał nowy zestaw instrukcji, który był podobny do 6800, ale porzucił kompatybilność kodu operacyjnego dla lepszej wydajności i obsługi języków wysokiego poziomu; 6809 i 6800 były kompatybilne z oprogramowaniem w tym sensie, że asemblery mogły (i generalnie to robiły) generować kod, który był odpowiednikiem 6800 opkodów, których 6809 nie emulował bezpośrednio. W tym sensie 6809 był kompatybilny w górę z 6800. 6809 miał dwa 16-bitowe rejestry indeksowe, dwa 16-bitowe wskaźniki stosu i wiele instrukcji do wykonywania 16-bitowych operacji, w tym pierwszą 8-bitową instrukcję mnożenia (generowanie produkt 16-bitowy) w mikroprocesorze. Inne kluczowe punkty projektu 6809 to pełne wsparcie zarówno dla kodu niezależnego od pozycji ( kod obiektowy, który może działać wszędzie tam, gdzie jest załadowany w pamięci), jak i kodu reentrant (kod obiektowy, który można ponownie wywołać po przerwaniu lub przez wywołanie się rekurencyjnie). funkcje, które wcześniej występowały tylko w znacznie większych maszynach, takich jak komputery mainframe IBM 360.

Użyj w komputerach osobistych

System komputerowy SWTPC 6800, wprowadzony w listopadzie 1975 r., był oparty na zestawie chipów MEK6800 do oceny projektu.

MITS Altair 680

MITS Altair 8800 , pierwszy komputer osobisty sukces, użył mikroprocesor Intel 8080 i znalazł się na okładce stycznia 1975 Popular Electronics . Pierwsze komputery osobiste z wykorzystaniem Motorola 6800 zostały wprowadzone pod koniec 1975 Sphere Corporation Bountiful, Utah prowadził ćwierć strony reklama w lipcu 1975 roku emisji Radio-Elektronika dla $ 650 USD zestawu komputerowego z 6800 mikroprocesor, 4 kilobajtów pamięci RAM , tablica wideo i klawiatura. Spowoduje to wyświetlenie 16 linii po 32 znaki na telewizorze lub monitorze. Zestawy komputerowe Sphere rozpoczęły się w listopadzie 1975 r. Firma Southwest Technical Products Corporation z San Antonio w Teksasie oficjalnie ogłosiła swój system komputerowy SWTPC 6800 w listopadzie 1975 r. Wayne Green odwiedził SWTPC w sierpniu 1975 r. i opisał zestaw komputerowy SWTPC wraz ze zdjęciami działającego w numerze 73 z października 1975 r . . SWTPC 6800 był oparty na zestawie układów ewaluacyjnych zestawu Motorola MEK6800 i korzystał z oprogramowania MIKBUG ROM. MITS Altair 680 znalazł się na okładce wydania Popular Electronics z listopada 1975 roku . Altair 680 wykorzystywał mikroprocesor 6800 i, w przeciwieństwie do maszyny SWTPC, miał również przedni panel z przełącznikami i diodami LED. Początkowy projekt musiał zostać zmieniony, a pierwsze dostawy Altaira 680B miały miejsce w kwietniu 1976 roku.

Sphere była małą firmą typu start-up i miała problemy z dostarczaniem wszystkich zapowiadanych przez siebie produktów. Złożyli wniosek o ogłoszenie upadłości na podstawie rozdziału 11 w kwietniu 1977 r. Altair 680B był popularny, ale MITS skupił większość zasobów na swoim systemie komputerowym Altair 8800 i opuścili rynek hobby w 1978 r. Komputer Southwest Technical Products był najbardziej udanym komputerem osobistym opartym na 6800 komputer. Inne firmy, na przykład Smoke Signal Broadcasting (Kalifornia), Gimix (Chicago), Midwest Scientific (Olathe, Kansas) i Helix Systems (Hazelwood, Missouri), rozpoczęły produkcję płyt kompatybilnych z magistralą SWTPC 6800 i kompletnych systemów. Konsultanci ds. systemów technicznych z West Lafayette w stanie Indiana dostarczyli oprogramowanie taśmowe dla komputerów opartych na 6800 (a później 6809), a po udostępnieniu systemów dyskowych również systemy operacyjne i oprogramowanie dyskowe. Systemy 8080 były znacznie bardziej popularne niż 6800.

System obliczeń graficznych Tektronix 4051 wykorzystywał mikroprocesor 6800.

Tektronix 4051 Graphics Computing System został wprowadzony w październiku 1975. To był profesjonalny komputer stacjonarny, który miał 6800 mikroprocesor do 32 KB pamięci RAM użytkownika, 300 KB pamięci taśmy magnetyczne, BASIC w pamięci ROM oraz 1024 780 wyświetlaczu graficznym. Tektronix 4051 został sprzedany za 7000 USD (równowartość 33 700 USD w 2020 r.), a raczej więcej niż komputery osobiste korzystające z modelu 6800.

Procesor 6800 został również użyty w konsoli do gier APF MP1000 .

Architektura i zestaw instrukcji 6800 były łatwe do zrozumienia dla początkujących, a Heathkit opracował kurs mikroprocesorowy i trener ET3400 6800. Kurs i trener cieszyły się popularnością wśród osób indywidualnych i szkół.

8-bitowa architektura mikroprocesorowa nowej generacji Motoroli, MC6809 (1979), nie była zgodna z kodem binarnym z 6800, ale prawie cały kod asemblera mógłby się asemblować i działać na 6809; Układy peryferyjne z rodziny 6800 działały oczywiście.

Przykładowy kod

Poniższy kod źródłowy języka asemblerowego 6800 jest dla podprogramu o nazwie, memcpyktóry kopiuje blok bajtów danych o danym rozmiarze z jednej lokalizacji do drugiej. Blok danych jest kopiowany po jednym bajcie, od najniższego adresu do najwyższego.

; 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

Urządzenia peryferyjne

Lista z „Komponenty mikrokomputerowe Motorola”, listopad 1978 r.

Drugie źródła

Powszechnym wymogiem dla firm produkcyjnych było wymaganie dwóch lub więcej źródeł dla każdej części wytwarzanych produktów. Dzięki temu mogli otrzymać części, gdyby dostawca miał problemy finansowe lub katastrofę. Początkowo Motorola wybrała American Microsystems Inc (AMI) jako drugie źródło dla rodziny M6800. Hitachi, Fujitsu, Fairchild, Rockwell i Thomson Semiconductors zostały dodane później.

Firma Rochester Electronics uzyskała autoryzację Freescale/Motorola w 2014 r. na kontynuowanie produkcji dowolnych 8-bitowych urządzeń peryferyjnych i 8-bitowych procesorów z tej epoki. Rochester specjalizuje się w w pełni autoryzowanym kopiowaniu urządzeń. Freescale dostarczyło wszystkie archiwa projektów źródłowych, aby umożliwić Rochester Electronics dla tego produktu i innych. Pod koniec 2016 r. firma Rochester została w pełni zakwalifikowana i dostarczała procesory MC6802, MC6840 PTM oraz MC6809 (w tym wersje MC68A09 i MC68B09) i nadal można je kupić.

• 

  AMI S6800 MPU

• 

  Atari 90-6001

• 

  Fairchild F6802P i AMI S6820 PIA

• 

  Hitachi HD46800

Historie ustne

• "Intel 8080 Microprocessor Oral History Panel" Steve Bisset, Federico Faggin, Hal Feeney, Edward Gelbach, Ted Hoff, Stan Mazor, Masatoshi Shima, Muzeum Historii Komputerów, 26 kwietnia 2007, moderator: David House.
• „Panel historii ustnej mikroprocesora Zilog Z80” Federico Faggin, Masatoshi Shima, Ralph Ungermann. Muzeum Historii Komputerów, 27 kwietnia 2007, moderator: Michael Slater.
• „Panel historii mówionej Motorola 6800” Thomas H. Bennett, John Ekiss, William (Bill) Lattin, Jeff Lavell. Muzeum Historii Komputerów, 28 marca 2008, moderator: David Laws.
• Wywiad z Williamem Menschem Stanfordem i Projektem Doliny Krzemowej, 9 października 1995. Transkrypcja

Zobacz też

• EXORmacs , system uzupełniający dla procesorów M68000
• Następca Motorola 68000 16/32-bitowy

Bibliografia

Dalsza lektura

• 6800 Programowanie w języku asemblera ; 1-sze wydanie; Lance Leventhal; Osborne/McGraw-Hill; 484 strony; 1978; ISBN  978-0931988127 . (archiwum)
• Techniki interfejsu mikroprocesorowego ; 3. wydanie; Rodnay Zaks i Austina Lesae; Sybex; 466 stron; 1979; ISBN  978-0-89588-029-1 . (archiwum)

Zewnętrzne linki

• Instrukcja aplikacji MC6800 z 1975 roku – dużo informacji
• Podręcznik użytkownika MDOS
• Emulator Motorola Exorciser dla Windows
• Open source Motorola Exorciser i emulator SWTPC dla systemu Linux/Cygwin
• MIKBUG
• Zdjęcia i opisy 680x na cpu-collection.de
• Podsumowanie zestawu instrukcji
• Symulator apletu Java uproszczonego mikroprocesora M6800
• Visual 6800 w JavaScript – symulator graficzny na poziomie tranzystorów
• Podsumowanie zestawu instrukcji