Freescale MC68020CRC16E

Отличный выбор! Freescale MC68020CRC16E — это один из самых известных и успешных 32-битных микропроцессоров в истории, сердце многих профессиональных рабочих станций, промышленных контроллеров и военных систем своего времени.

Вот подробное описание, технические характеристики и совместимые модели.

Описание

MC68020 — это первый полностью 32-битный микропроцессор в семействе Motorola 68000 (M68k). Он был анонсирован в 1984 году. Суффикс CRC16E в конкретной модели указывает на ключевые характеристики:

• C — Корпус типа Ceramic Pin Grid Array (PGA). Надежный, предназначен для жестких условий эксплуатации.
• RC — Расширенный температурный диапазон (Extended Temperature Range). Обычно от -40°C до +85°C. Это делает процессор пригодным для промышленного, автомобильного и военного применения.
• 16 — Тактовая частота 16 МГц.
• E — Электрическая спецификация. Обычно обозначает более позднюю, оптимизированную ревизию ядра с улучшенным энергопотреблением и/или стабильностью.

MC68020CRC16E — это, таким образом, промышленная версия процессора 68020 в керамическом корпусе PGA, рассчитанная на работу в экстремальных условиях.

Ключевые архитектурные особенности:

• Полностью 32-битный: 32-битные регистры, 32-битная шина адреса (4 ГБ адресного пространства) и 32-битная шина данных.
• Конвейерная архитектура: 3-ступенчатый конвейер (Fetch, Decode, Execute) для повышения производительности.
• Кэш-память: 256 байт кэша инструкций.
• Сопроцессор: Имеет встроенный интерфейс для подключения математического сопроцессора MC68881/68882, что критически важно для задач с плавающей запятой.
• Динамический размер шины: Поддерживает циклы чтения/записи с шириной 8, 16 или 32 бита, что обеспечивает совместимость с периферией разной разрядности.
• Режим эмуляции: Полная объектная совместимость с предыдущими процессорами серии 68000 и 68010.

Технические характеристики (для MC68020CRC16E)

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная CISC, семейство M68k | | Тактовая частота | 16 МГц | | Производительность | ~ 2.5 MIPS (миллионов инструкций в секунду) | | Шина данных | 32-битная | | Шина адреса | 32-битная (до 4 ГБ физической памяти) | | Внутренний кэш | 256 байт, кэш инструкций | | Напряжение питания | +5 В (±10%) | | Потребляемый ток | ~ 500 мА (типовое, на 16 МГц) | | Рассеиваемая мощность | ~ 1.5 Вт | | Температурный диапазон | -40°C до +85°C (Extended Commercial/Industrial) | | Техпроцесс | HCMOS, ~ 0.8-1.0 мкм (около 200 000 транзисторов) | | Корпус | Ceramic PGA (Pin Grid Array), 114 выводов | | Интерфейс сопроцессора | Для MC68881/MC68882 (FPU) | | Особенности | Конвейерная обработка, виртуальная память, режим эмуляции 68000/68010 |

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Номенклатура Motorola/Freescale для 68020 строилась по шаблону: MC68020 + Суффиксы.

Основные суффиксы для 68020:

• RC / RI — Расширенный температурный диапазон (-40°C to +85°C).
• FC / FI — Стандартный коммерческий диапазон (0°C to +70°C).
• KC / KI — Более ранние версии с тем же температурным диапазоном.
• L — Низковольтная версия (3.3В), появилась позже.
• Цифры — Частота в МГц (16, 20, 25, 33, 40, 50).
• Корпус: C — Ceramic PGA, F — Plastic Quad Flat Pack (PQFP), B — Ceramic Leadless Chip Carrier (CLDCC).

Примеры других популярных моделей в семействе:

• MC68020FC16 — 16 МГц, коммерческий диапазон, керамический PGA.
• MC68020RC25E — 25 МГц, расширенный температурный диапазон, керамический PGA.
• MC68020FI33 — 33 МГц, коммерческий диапазон, пластиковый PQFP.
• MC68020FE40 — 40 МГц, коммерческий диапазон, керамический PGA.
• MC68EC020 — "Экономичная" версия (Embedded Controller) с 24-битной шиной адреса (16 МБ памяти).

Совместимые математические сопроцессоры (FPU):

• MC68881 — Математический сопроцессор с плавающей запятой.
• MC68882 — Улучшенная версия 68881 с более высокой частотой и конвейеризацией.

Совместимые MMU (блок управления памятью):

• MC68851 — Выделенный блок управления памятью (Paged Memory Management Unit) для сложных ОС.

Совместимые и конкурирующие модели

Внутри семейства Motorola 680x0 (прямые совместимые преемники):

• MC68000 / MC68010 — 16/32-битные предшественники. 68020 полностью объектно-совместим с ними в режиме эмуляции.
• MC68030 — Прямое развитие 68020. Интегрирует MMU (68851) и кэш данных (256 байт) на одном кристалле, более производительный. Является следующим логическим апгрейдом.
• MC68040 — Следующее поколение с интеграцией FPU и двумя раздельными кэшами. Более производительный, но с большим тепловыделением.
• MC68EC020, MC68EC030 — Встраиваемые (embedded) версии с урезанной шиной адреса.

Архитектурные конкуренты того периода:

• Intel 80386 (и его промышленные версии) — главный конкурент на рынке ПК.
• AMD Am29000 — RISC-процессор, популярный во встраиваемых системах.
• MIPS R2000/R3000 — Использовались в рабочих станциях (например, Silicon Graphics).
• Sun SPARC — Архитектура для рабочих станций Sun Microsystems.

Области применения MC68020CRC16E (и аналогов)

• Промышленная автоматизация: Контроллеры ЧПУ, ПЛК, робототехника.
• Телекоммуникационное оборудование: Маршрутизаторы, коммутаторы ранних поколений.
• Военная и аэрокосмическая техника: Бортовые компьютеры, системы управления.
• Автомобильная электроника: Высоконадежные системы (в конце 80-х - начале 90-х).
• Рабочие станции: Известные примеры — Sun 3/xx (до перехода на SPARC), некоторые модели HP, Apollo DN3000.
• Компьютеры Apple: Macintosh II и SE/30 (использовали 68020 и 68030).
• Игровые автоматы и аркадные автоматы.

Заключение: MC68020CRC16E — это надежный, промышленный вариант легендарного процессора, который заложил фундамент для перехода на 32-битные вычисления во многих отраслях, не требующих компромиссов по надежности. Его наследие живет в огромном количестве legacy-систем, которые до сих пор могут находиться в эксплуатации.