La série des microprocesseurs M68000 de Motorola est utilisée comme Unité Centrale de tous les Amiga en production à ce jour. Les différents modèles d'Amiga existants utilisent toutes les principales variantes de cette famille de microprocesseurs. Des tierces sociétés proposent des cartes accélératrices offrant une possibilité de mise à jour pour de nombreux systèmes nés avec les premières unités de la série des 68000.
Le code de référence Motorola
Les Processeurs Motorola
Les FPU
Les PMMU
Sur ses composants, Motorola fait figurer un code d'identification de type :
MC68000RC12A
Les deux premiers caractères définissent le niveau de test du composant.
Les cinq caractères suivants définissent le type du composant.
Les deux suivants le support pour lequel il est prévu.
Les deux derniers donnent la fréquence d'utilisation prévue en MHz.
Si une lettre est présente à la fin du code, elle indique la révision du composant.
MC est le préfixe habituellement trouvé sur un processeur quand il a passé un ensemble de tests très pointus qui incluent par exemple 5000 heures de fonctionnement.
Puisque ces tests prennent beaucoup de temps, Motorola vend des processeurs avant qu'ils aient passés tous ces tests, mais seulement quand il est certain que le composant et totalement fiable et finalisé. Dans ce cas le préfixe XC est utilisé, signifiant qu'il n'y a aucune erreur dans la conception du processeur, mais simplement qu'il n'a pas passé toutes les batteries de tests.
Les développeurs peuvent parfois obtenir des prototypes des composants de Motorola qui recoivent alors le préfixe PC.
Actuellement les processeurs 68040, 68060 ainsi que les co-processeurs 68882 cadencés à 50 MHz portent le préfixe XC. Tous les autres composants de la série 68000 ont le préfixe MC.
Ces définitions peuvent varier selon les séries de processeurs. FC Support quad flat pack plastique FE Montage en surface céramique / Support quad flat pack céramique FG Support quad flat pack céramique (ou plastique) FN Support quad pack FT Plastic Flat Pack FU Plastic Quad Flat Pack KB Ceramic PGA L Support dual-in-line LC Support céramique dual-in-line P Support plastique dual-in-line PB QFP PU Thin Quad Flat Pack PV TQFP R Support pin grid array avec standoff RC Support céramique pin grid array RP Support pin grid array plastique / Support quad flat pack plastique ZP Ball Grid Array LRC Comme RC, mais avec de meilleures caractéristiques thermiques ERC Comme RC, mais avec de meilleures caractéristiques thermiques
Les processeurs Motorola sont certifiés pour les fréquences suivantes :
8, 10, 12 (en fait 12.5), 16 (en fait 16.67), 20, 25, 33 (en fait 33.33), 40 et 50 MHz
Faire fonctionner un processeur à une fréquence supérieure à celle pour laquelle il est certifié risque de provoquer une surchauffe du composant et éventuellement de l'endommager.
Voici les niveaux de révisions de processeurs actuellement disponibles :
MC68020 Rev E MC68030 Rev C MC68882 Rev A PPC 603 Rev A
Voici un survol des différentes versions des MC68000 ainsi que leurs principales utilisations dans l'Amiga :
MC 68000 MC 68020 MC 68008 MC 68030 MC 68010 MC 68040 MC 68012 MC 68060 PowerPC
Les dérivés
Né en 1979, le MC68000 est l'UC avec laquelle est né l'Amiga, utilisée dans l'A1000 en premier lieu, et par la suite dans l'A500 , CommodoreDynamicTotalVision, A500+, A600 et les A2000 de base. Présentée dans un boitier de 64 broches, cette UC est caractérisée par un bus d'adresse travaillant sur 24 bits, lui procurant une capacité d'adressage de 16 mégaoctets, et un bus de données sur 16 bits. Ce microprocesseur est considéré comme étant une unité 16/32 bits. Il reçoit les données sous format 16 bits, cependant, en interne, il effectue un traitement sur 32 bits au niveau des données comme des instructions. Dans tous les Amiga de bases utilisant cette UC, le microprocesseur est cadencé à la fréquence du bus du système, approximativement 7.15 MHz pour les systèmes fonctionnant sous NTSC, et environ 7.09 MHz pour les systèmes PAL. Certaines cartes accélératrices construites autour de cette UC (alors cadencée à 14.28 MHz, voire 16.0 MHz) existent, prenant la place du composant original de la carte mère.
Plus tard, la variante du 68000 nommée MC68HC000 a fait sont apparition sur le marché des cartes accélératrices pour Amiga. Le 68HC000 est un 68000 classique, mais fabriqué en technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon). Cette technique de fabrication du composant lui permet d'être cadencé à des taux plus élevés (8, 10, 12, 16, 20 MHz), avec une consommation d'énergie inférieure à celle d'un 68000 standard. En dehors de ces points, le 68HC000 est identique au 68000 de base. Actuellement, le MC68000 n'est plus produit mais le 68HC000 le remplace avantageusement.
Ce composant est quasiment identique au 68000. Cependant, il offre un bus de données sur 8 bits et un bus d'adressage sur 20 bit. Il adresse donc 1 Mo de mémoire et ne peut donc être utilisé dans l'Amiga. Il est légèrement plus petit que le 68000 et est couramment trouvé à une fréquence de 8 ou 10 MHz. Ce processeur n'est plus produit mais peut être remplacer par un 68EC000. Ce dernier propose les mêmes fonctionnalités mais n'est pas compatible broche à broche.
Cette UC n'a pas été officiellement utilisée dans les systèmes Amiga, elle peut cependant être trouvée à l'occasion. Le MC68010 est compatible broches à broches avec le MC68000, autorisant le remplacement par simple échange dans tout système utilisant ce dernier (avec l'utilisation de patches adéquates). La plupart des systèmes ne notent pas d'accélération fantastique des performances en utilisant le 68010 puisque ses améliorations par rapport au 68000 n'ont rien de révolutionnaire. Le MC68010 intègre différentes optimisations de routines internes par rapport au MC68000, permettant une exécution plus rapide des instructions dans certaines circonstances. La différence majeure avec le 68000 est l'apparition du VBR (Vector Base Register) qui contient l'adresse de départ de calcul de tous les autres vecteurs du 68000. Il adresse directement 16 Mo et les notions de gestion de mémoires et de machines virtuelles ont été ajoutées. Ainsi, cette UC n'a été que rarement utilisée dans les Amiga, et est souvent présente quand des possesseurs d'Amiga équipé de 68000 ont choisi de remplacer directement leur UC de base par ce composant. Le 68010 existe en versions 8, 10 et 12 MHz.
Ce processeur n'est plus en production.
Suffixe Broches 68000 68008 68010 68HC000 68HC001 68EC000
L 64 X
P 48 X
R&P 64 X X X
R 68 X X
RC 68 X X X X
FN 52 X
FN 68 X X X X X
FC 68 X X
FU 64 X
L = DIP Céramique
P = DIP Plastique
RP = Pin Grid Array Plastique
RC = Pin Grid Array, Gold Lead Finish
FN = Plastic Quad Pack (PLCC)
FC = Plastic Quad (Gull Wing)
FU = Plastic Quad Flat Pack (14 x 14mm)
Ce composant est une version améliorée du 68010. Il possède 31 lignes
d'adresses et peut donc gérer 2 Go de mémoire. Cependant le 68012 n'est pas
compatible broche à broche avec le 60000 et ne peut donc être utilisé sur
l'Amiga.
Une progression majeure de la gamme en 1984. Le MC68020 intègre un grand nombre d'améliorations par rapport aux précédents membres de cette famille de microprocesseurs. Le MC68020 est le premier microprocesseur vrai 32 bits de la série des 68000, incorporant des bus d'adresses et de données entièrement 32 bits, ainsi qu'un cache d'instructions de 128 octets, de façon à garder les routines souvent utilisées sur un support à accès rapide. Le MC68020 est une avancée décisive par rapport aux MC68000 ou MC68010, avec une architecture plus apte à faire face aux sollicitations de ces nouvelles ressources. Sa capacité d'adressage est de 4 Go. Il est aussi prévu pour un interfaçage efficace avec des coprocesseurs comme le 68881/82 ou la PMMU 68851. Le 68020 est utilisé dans les premiers Amiga accélérés, apparaissant en tant que processeur central dans les premiers A2500 (14.28 MHZ), ou sur les cartes des systèmes abritant une CBM A2620 (14.28 MHZ). De nombreuses cartes accélératrices utilisant cette UC furent produites par des sociétés tierces, allant des produits bon marché pour A500 à ceux prévus pour la série des A2000. Par la suite, l'A1200 et la CD32 en furent dotés (14.32 MHz NTSC ou 14.18 MHz PAL) mais dans sa verion EC. Dans la plupart des cas, cette UC et cadencée approximativement à 14.28 - 16.0 MHz (voire 28 MHz), quelques cartes bon marché se limitant au 7.15 MHz (NTSC) / 7.09 MHZ (PAL) de l'horloge de l'Amiga. Cependant, le 68020 existe en versions 12, 16, 20, 25 et 33 MHz. On le trouve sous quatre formes : RC 114 broches, FE 132 broches, RP 114 broches et FC 132 broches.
Des améliorations furent apportées au MC68020 en 1987, incluant l'ajout d'un cache de données de 256 octets en complément à celui d'instructions existant, et l'intégration d'une unité de gestion mémoire (MMU) en vue de produire le MC68030. Il dispose aussi d'une possibilté d'accès Burst en RAM. Des améliorations internes ont été apportées à cette UC par rapport au MC68020 pour lui permettre de tenir sa place face à la génération de microprocesseurs concurrents. Le 68030 peut être vu comme une optimisation du 68020, apportant quelques détails supplémentaires, mais sans représenter une fantastique évolution de son architecture vis à vis de son prédécesseur.
Le MC68030 est l'UC des derniers A2500 (25 MHZ), ainsi que celle des A3000 (16 ou 25 MHZ). Celle des A4000/030 (25 MHZ) est une version EC. Ce microprocesseur a aussi été largement utilisé sur des cartes accélératrices pour tous les modèles d'Amiga et est cadencé à différentes vitesses allant de 16.0 MHz à 50 MHz. On le trouve sous trois formes : RC 128 broches, RP 124 broches et FE 132 broches.
Transfert en salve de données sur une taille typiquement égale à un bloc du cache.
Brochages des MC68030 soudés sur la carte mère des Amiga 3000 : 1 Masse 65 MMUDIS* 2 Masse 66 Masse 3 DSACK0* 67 Masse 4 +5 volts 68 IPL2 5 Masse 69 IPL1 6 CLKIN 70 IPL0 7 AVEC* 71 CDIS* 8 +5 volts 72 +5 volts 9 FC2 73 REFILL* 10 FC1 74 STATUS* 11 Masse 75 D0 12 FC0 76 D1 13 RMC* 77 Masse 14 OCS* 78 D2 15 CIOUT* 79 D3 16 BG* 80 D4 17 BGACK* 81 D5 18 +5 volts 82 D6 19 Masse 83 D7 20 BR* 84 Non connecté 21 A0 85 +5 volts 22 A1 86 D8 23 A31 87 D9 24 A30 88 D10 25 Masse 89 D11 26 A29 90 Masse 27 A28 91 D12 28 A27 92 D13 29 A26 93 D14 30 +5 volts 94 D15 31 A25 95 Masse 32 A24 96 D16 33 A23 97 D17 34 A22 98 D18 35 Masse 99 D19 36 A21 100 Masse 37 A20 101 D20 38 A19 102 D21 39 A18 103 D22 40 A17 104 D23 41 A16 105 +5 volts 42 A15 106 D24 43 A14 107 D25 44 Masse 108 D26 45 A13 109 D27 46 A12 110 Masse 47 A11 111 D28 48 A10 112 D29 49 +5 volts 113 D30 50 Non connecté 114 D31 51 A9 115 +5 volts 52 A8 116 +5 volts 53 A7 117 R/W 54 A6 118 ECS* 55 A5 119 SIZ1 56 A4 120 SIZ0 57 Masse 121 DBEN* 58 A3 122 CIIN* 59 A2 123 Masse 60 Masse 124 DS* 61 Non connecté 125 AS* 62 IPEND* 126 CBREQ* 63 +5 volts 127 CBACK* 64 RESET* 128 +5 volts MC68030 dans les A3000
D'abord trouvé sur certaines cartes accélératrices, puis utilisé comme processeur principal pour l'A4000/040, le 68040 appartient à la génération suivante par rapport au modèle MC68030 et intègre de nombreuses et remarquables nouvelles capacités jamais vues dans cette série de microprocesseurs. Les caches d'instructions et de données trouvés dans le MC68030 sont présents, mais leur taille a été étendue à 4 Ko chacun. En plus, le cache de données de ce processeur supporte maintenant un mode d'opération 'CopyBack', offrant un temps d'accès extrêmement rapide aux données en détournant les écritures mémoires vers le cache jusqu'à ce qu'une mise à jour du contenu de la mémoire soit absolument nécessaire. La mémoire adressable est de 4 Go. Des MMU intégrées sont présentes aussi bien pour les flux de données que d'instructions dans l'UC, et l'architecture interne a été largement optimisée pour de meilleures performances. Une unité de calcul en virgule flottante (FPU) est également intégrée pour les calculs concernés. Le 68040 est pour le moment trouvé à des vitesses allant de 25 à 40 Mhz (très exceptionnellement à 66 voire 80 MHz). On le trouve en RC 179 broches et FE 184 broches.
Plusieurs cartes accélératrices à base de 040 sont sorties pour A500/A2000/A3000/A4000. L'installation d'un 040 sur une carte pour A1200 semble poser de nombreux problèmes, à commencer par le dégagement excessif de chaleur.
Le MC68060 est un microprocesseur 32 bits hautes performances. Il est totalement compatible avec les précédents membres de la famille M68000. Le MC68060 offre entre autre, un double cache mémoire intégré, des MMU destinées aux instructions et aux données, une unité de calcul sur flottants intégrée. Un haut degré d'exécution en parallèle est atteint par l'utilisation d'une architecture interne Harvard complète, de bus internes multiples, des unités d'exécutions indépendantes. La gestion de l'énergie fait aussi partie de l'architecture du MC68060. Il offre un mode d'opération à basse consommation d'énergie accessible par l'instruction LPSTOP. Le MC68060 est conçu pour que les circuits non utilisés ne consomment pas de courant.
La complète compatibilité avec les précédants membres de la famille permet d'utiliser les programmes existants et de profiter de l'expérience acquise afin de sortir rapidement de nouveaux produits.
Liste des principales caractéristiques du 68060 :
L'unité de gestion des entiers se charge des opérations logiques et arithmétiques. lle contient un contrôleur d'entrées/sorties d'instruction, un contrôleur d'exécution et un cache de sortie.
Ce cache de sortie joue un rôle majeur dans les performances du MC68060. le concept de ce cache est d'offrir un mécanisme qui permet au canal d'instructions de détecter et de changer la direction du flot d'instructions avant que le flot n'affecte le contrôleur d'exécution des instructions. Le contrôleur d'exécution des instructions
Ce contrôleur contient un double canal d'exécution sur entiers, une interface logique avec la FPU et un contrôle logique des données écrites dans le cache de données et de la MMU. Chaque cycle d'horloge permet d'exécuter deux instructions sumultanément.
Le MC68060 est optimisé pour la plupart des instructions sur entiers. Si, durant le décodage d'une instruction, celle-ci est déterminée comme étant une instruction sur flottant, elle sera passée à la FPU.
La FPU se charge des calculs comportant des nombres avec virgules flottantes. Celle-ci est compatible avec les 68881/82 et celle intégrée au MC68040. Le fait de conserver cette importante unité en interne accélère le traitement en général et élimine la nécessité d'une interface avec une unité externe. Cette FPU opère en parallèle avec l'unité traitant les entiers.
Cette FPU a été optimisée pour la plupart des instructions ou données et peut être déconnectée par logiciel pour réduire la consommation de courant.
Le MC68060 contient des MMU indépendantes pour les instructions et les données. Chacune contient un cache mémoire appelé Cache de Translation d'Adresse (ATC). La capacité d'adressage totale du MC68060 est de 4 Go (soit 4 294 967 296 octets).
Chaque MMU protège les zones superviseur des accès par les programmes utilisateurs et offre une protection en écriture sur une base page par page. Pour une efficacité maximale, chaque MMU opère en parallèle avec les autres activités du processeur. Elles peuvent aussi être déconnectées.
Pour ce qui concerne l'utilisation dans l'Amiga, la carte processeur CyberStorm 060 pour A4000/A3000 est disponible. Quelques sociétés comme Phase5, M-tec (GVP), Apollo et DKB présentent des cartes accélératrices pour A2000 et pour A1200. La conception d'une carte 060 pour 1200 pose a priori moins de problèmes qu'avec un 040 car le 060 dégage moins de chaleur pour une consommation inférieure.
Amiga Technologie annonçait la sortie d'Amiga 4060, sans oublier que le Draco l'utilise comme unité centrale.
Le PowerPC est un microprocesseur RISC conçu pour correspondre à un standard définit conjointement par Motorola, IBM et Apple. Ce standard spécifie l'architecture commune d'un jeu d'instructions, permettant à tous de créer et fabriquer des processeurs PowerPC, fonctionnant avec le même code. L'architecture du PowerPC est basée sur celle des IBM Power utilisés dans les stations de travail RS/6000.
Le standard PowerPC spécifie des formats de données sur 32 et 64 bits. Ce dernier sera utilisé dans un avenir proche pour atteindre de hautes performances. Le PowerPC possède 32 registres d'entiers (32 ou 64 bits) et 32 registres en virgules flottantes au standard IEEE 64 bits.
Le PowerPC intègre une émulation du code 680x0, permettant de faire fonctionner la plupart des applications destinées à cette gamme de microprocesseurs.
La plate-forme commune est nommée CHRP ou PowerPC PlatForm.
Le premier PowerPC. Il a été conçu comme un pont entre l'architecture POWER (Performance Optimized With Enhanced RISC architecture) et l'architecture PowerPC, il devie donc légèrement du standard PowerPC.
Le microprocesseur PowerPC 601 est la première implémentation 32 bits de l'architecture RISC PowerPC. Ce microprocesseur offre un haut niveau de performances pour les systèmes informatiques, du simple ordinateur de bureau, aux stations de travail multiprocesseurs. Ca conception flexible lui permet de travailler à 2.5 volts (601v) ou 3.6 volts (601).
Ca conception superscalaire lui permet de traiter trois instructions par cycle d'horloge. les instructions sont dirigées vers de multiples unités d'exécution et s'exécutent en parallèle.
Le PowerPC 601 intègre trois unités d'exécution, une unité de traitement des entiers, une unité de traitement des branchements, et une unité de traitement des flottants. Il intègre également une unité de gestion de la mémoire (MMU), un cache d'instructions et de données unifié, une horloge en temps réel et une capacité d'auto-test.
Le cache intégré de 32 Ko est unifié pour les instructions et les données. La MMU est aussi unifiée. Une interface pour un cache de niveau 2 est présente.
Il intègre 2.8 millions de transistors . Il dispose d'un bus d'adresse sur 32 bits et d'un bus de données sur 64 bits. Développé en technologie 0.6 micro il mesure 120 mm”. Il est présenté en boîtier QFP (Quadruple Flat Pack).
Le PPC601 équipe les Power Macintosh de la première génération, les plus récents (PowerMac 7200, 7500 et 8200) profite d'un PPC601c.
Fabriqué par IBM et vendu par Motorola.
Existe en versions 50, 60, 66, 75, 80.
Le PowerPC 601v est une évolution du premier. Il est développé en technologie 0.5 micron, mesure 74 mm”, consomme moins d'énergie et peut être cadencé à 100, 110 et 120 MHz.
Dispose d'un cache d'instruction de 4 Ko, et d'un cache de données de 4 Ko. Son bus de données est sur 64 bits alors que son bus d'adresse est sur 32 bits. Il exécute 2 instructions par cycle d'horloge. Développé en technologie 0.5 micron il mesure 50 mm” et intègre 1 million de transistors. Il peut être cadencé à 66 MHz. Il est principalement destiné aux applications domestiques, audio/vidéo, multimédia, ou encore la communication et la reconnaissance vocale.
Un processeur à basse consommation d'énergie, destiné aux applications portables. Ses performances sont sensiblement équivalentes à celles du 601. Dispose d'un cache de 8Ko pour les instructions et un autre pour les données. Il peut exécuter 3 instructions par cycle d'horloge. Il dispose d'une gestion de la puissance en vue d'économiser l'énergie. Bus de données sur 32 ou 64 bits et bus d'adressage sur 32 bits. Développé en technologie 0.5 micro il mesure 83 mm” et intègre 1.6 million de transistors. Il est présenté en boîtier CQFP (Ceramic Quadruple Flat Pack).
Fabriqué par IBM et Motorola.
Existe en versions 66, 75, et 80 MHz.
Le PowerPC 603e est un dérivé du 603, sur lequel les caches passent à 16 Ko, la taille à 98 mm” et le nombre de transistors à 2.6 millions. Il est cadencé de 80 à plus de 200 MHz MHz. Il équipe les PowerMacintosh Performa ainsi que la plupart des PowerBook récents.
Il est aussi utilisé dans la BeBox et sera très certainement utilisé sur les cartes accélératrices prévues pour la gamme d'Amiga actuelle.
Un processeur à hautes performances, destiné aux machines haut de gamme. Il dispose d'un bus de données sur 64 bits et d'un bus d'adresse sur 32 bits. Il peut exécuter 4 instructions par cycles d'horloge. Les fonctions de pipelinage et de travail en parallèle sont plus importantes. Il intègre un cache de 32 Ko (16 Ko pour les instructions et 16 Ko pour les données). Ses MMU (une pour les données et une pour les instructions) gèrent jusqu'à 4 petaoctets (2 puissance 50) de mémoire virtuelle, et 4 Go de mémoire physique. Un système dynamique de prédiction de branchement améliore encore la puissance de calcul. Développé en technologie 0.5 micron il mesure 197 mm” et intègre 3.6 millions de transistors.
Existe en versions 90, 100, 120 et 132 MHz. Il est présent dans les premiers modèles de Macintosh 8500 et 9500.
La dernière évolution du PPC604 est le 604e, ses caches passent à 2x32 Ko. Il existe jusqu'en 225 MHz. Les PowerMac (et clones) les plus rapides en sont pourvus.
Ce modèle est le processeur choisi par Amiga Technologie pour la génération Power des Amiga.
Annoncé par IBM, prévu pour intégrer le hardware nécessaire à l'émulation d'un système x86.
Le plus puissant de la gamme actuellement. Il dispose d'un bus de données sur 64 ou 128 bits et d'adresse sur 40 bits avec plusieurs niveaux de parallèlisme. Il exécute 4 instructions par cycle d'horloge, possède un cache de données de 32 Ko et d'instructions de 32 Ko. Développé en technologie 0.5 microns il mesure 311 mm” et intègre 7 millions de transistors.
Destiné aux stations de travail et aux systèmes multi-processeurs, il est cadencé à 133 MHz.
Annoncé pour 1997. Prévu pour les architectures massivement parallèles.
Puissance estimée au double de celle d'un 620.
Les constructeurs Apple, IBM et Motorola ont récemment défini les caractéristiques de leur plate-forme de développement commune. La Common Hardware Reference Platform devrait permettre à ces constructeurs de lutter efficacement contre le quasi monopole des machines Intel-Microsoft.
Cette base représente les caractéristiques minimales que devra avoir une architecture matériel pour recevoir l'appellation CHRP (ou PowerPC Platform). Chaque constructeur est libre d'ajouter des éléments supplémentaires pour se démarquer de la concurrence ou pour ajouter des fonctionalités additionnelles.
Toutes les machines CHRP utiliseront un ou plusieurs PowerPC éventuellement montés sur carte fille. Le 601 est exclu.
La mémoire cache niveau 2 n'est pas obligatoire mais recommandée.
La ROM peut être soudée sur la carte mère mais un emplacement sous forme de barette est prévu.
La RAM minimum devra être de 8 Mo extensible à au moins 32 Mo, sans limite supérieure.
Mémoire non-volatile de 8 Ko.
Horloge temps réel.
Les mémoires de masses sont au libre choix du constructeur (IDE, SCSI et PC Card sont acceptés). Le lecteur de CD-ROM est une option.
Le lecteur de disquette 3.5" 1.44 Mo devra disposer d'un système d'éjection mécanique (type Amiga et PC) et d'un système d'éjection électrique (type Mac).
La souris a obligatoirement deux boutons. Des périphériques d'entrées aux normes ADB et PC devront pouvoir être connectés.
Le système audio travaillera en 16 bits stéréo à 22.05 et 44.1 KHz full duplex.
La vidéo intégrée devra gérer des modes standards jusqu'à 1024 x 768. Un mode minimum de 640 x 480 x 256 est requis.
Les bus d'extension obligatoires sont à la norme PCI. Des bus ISA peuvent être présents en option.
Un port série et un port parallèle. Connections infrarouge optionnelles.
La technologie Open Firmware permet d'utiliser le système d'exploitation de son choix.
Cette base technologique a de grandes chance d'être adoptée par Amiga Technologies pour les PowerAmiga.
Il y a plusieurs versions de ces modèles de microprocesseurs en production. Les plus récentes variantes créées par Motorola sont les séries "EC" des M680X0, et les séries "LC" du MC68040. Les séries "EC" (Embedded Controler) sont caractérisées par des changements par rapport au composant original, allant d'une simple modification d'aspect au retrait de certaines fonctions internes.
Cette dernière option est celle qui a été choisie pour les MC68EC020, MC68EC030 et MC68EC040.
Leur prix étant légèrement inférieur aux composants originaux, Commodore à préféré installer ces microprocesseurs dans les A1200/CD32 (MC680EC20), A4000/30 (MC680EC30) et certains A4000/40 (MC680LC40).
Le MC68EC020 se distingue par un adressage sur 24 bits (soit 16 Mo adressables), contrairement au classique adressage sur 32 bits du 68020 standard. En dehors de cette différence, il est identique au 68020.
Il existe en support FG ou RP de 100 broches, à 16 ou 25 MHz.
Le MC68EC030 est caractérisé par l'absence d'une MMU intégrée. Sinon, il fonctionne de la même façon qu'un MC68030 standard.
Il existe en supports RP 124 broches, FE 132 broches et PV 144 broches.
En fait, la MMU n'est pas absente, mais simplement désactivée par une mise à la masse.
Motorola a, pendant une courte période, été en rupture de stock de 68EC030.
Plutôt qu'imposer de longs délais à leurs clients, les responsables de Motorola
ont préféré envoyer des 68030 complets mais gravés MC68EC030. Ainsi, certaines
machines ou cartes présentes sur le marché à cette époque sont donc peut-être
équipées d'un "vrai" MC68030.
Les MC68EC040 et MC68LC040 sont similaires l'un et l'autre excepté que les MMU intégrées du 68040 standard sont préservées dans le LC, avec uniquement une FPU non opérationnelle dans cette unité, alors que le EC se voit retiré aussi bien la FPU que les MMU.
Dans les premiers temps, quelques 68040 référencés XC68EC040 ont pu être trouvé sur les premières cartes accélératrices pour Amiga. Ces composants sont en fait des beta versions. Malgré le EC présent dans le nom, ces unités possèdent bien leurs MMU et leur FPU et fonctionnent comme un 68040 classique.
Ces deux modèles sont disponibles en supports RC 179 broches et FE 184 broches.
Le 68EC040 est disponibles en 20, 25, 33 et 40 MHz alors que le 68LC040 est disponible en 20, 25 et 33 MHz.
Dernièrement, Motorola a annoncé la sortie de deux versions du 68040 : 68LC040 à 33/66 Mhz et 68LC040 25/50 Mhz. Les deux fréquences indiquent le fonctionnement externe et interne. Cependant, aucune utilisation n'est prévue dans l'Amiga pour l'instant.
Le dernier dérivé de la gamme 040 est le XC68040V. Il reprend le schéma de fonctionnement du MC68LC040 mais dans une architecture 3.3v destinée aux implémentations basses consommations et faibles emission de chaleur. Il intègre ainsi un mode de basse consommation et d'extinction (comme le XC68060).
Il est disponible un boîtier CQFP (FE) de 184 broches à 25 ou 33 MHz.
Le XC68EC060 reprend l'architecture globale du XC68060 mais se trouve dépourvu de FPU et de MMU.
Le XC68LC060 quant à lui, conserve les MMU.
Ces deux processeurs sont disponibles en RC 206 broches à une fréquence de 50
MHz ou 66 MHz. Le XC68EC060 est aussi disponible en version 40 MHz.
De nombreux Amiga "accélérés" utilisent aussi une FPU (Floating Point Unit) (ou FPCP pour Floating Point CoProcessor) pour les calculs intensifs portant sur les virgules flottantes. Les principales FPU utilisées sur les différents Amiga disponibles, comme sur les cartes accélératrices proposées, sont aussi fabriquées par Motorola. Que ce soit en tant que coprocesseur distinct, ou, comme dans le cas du MC68040, intégré dans l'UC elle-même.
Voici un rappel des différentes FPU utilisées :
Il s'agit d'une unité séparée de calcul en virgule flottante qui accélère considérablement le fonctionnement des logiciels prévus pour son utilisation, tout en s'intégrant parfaitement dans le système existant. Cette unité autorise un certain niveau de travail en parallèle, offrant la possibilité d'exécuter certaines instructions alors que l'UC principale exécute d'autres opérations. La gestion de ce coprocesseur est possible soit par l'intermédiaire d'une routine d'interfaçage intégrée aux MC68020 et MC68030, ou par une émulation logicielle de cette interface pour les MC68000 et MC68010. Cette dernière technique n'a été utilisée que par quelques-unes des premières cartes accélératrices pour Amiga, puisque l'interface recommandée, celle des MC68020 et MC68030, est supportée par quasiment tous les accélérateurs utilisant ces UC. Le MC68881 peut fonctionner de façon asynchrone avec l'horloge de L'UC, signifiant qu'il n'est pas nécessaire de le cadencer à la même vitesse que l'UC elle-même. Ainsi, une FPU plus rapide peut être utilisée pour donner une sorte d'effet turbo aux opérations en virgule flottante.
Le MC68881 supporte toutes les caractéristiques IEEE en flottants, ainsi que la plupart des fonctions arithmétiques et transcendentales.
Il supporte les formats suivants :
Les MC68881 utilisés dans les Amiga sont trouvés le plus souvent à des fréquences d'horloge allant de 12 à 33 MHz. Né en 1985 ce coprocesseur était présent sur les cartes CBM A2620 (14.28 MHZ), les toutes premières cartes CBM A2630 (25 MHZ) et sur les A3000 à 16 MHZ.
Ce processeur n'est plus produit mais est avantageusement remplacé par le
MC68882 avec lequel il est compatible broche à broche. Seules quelques
adaptations logicielles sont nécessaires.
Commodore avait prévu d'équiper ses cartes accélératrices A2630 de
coprocesseurs arithmétiques MC68881 à 25 MHz. C'est d'ailleurs ce nom qui est
inscrit sur les premières cartes (Révision 6 par exemple). Mais Motorola
éprouvait alors de grosses difficultés à fournir en nombre des MC68881 à 25 MHz
fiables. Commodore opta alors pour le 68882, conçu dès l'origine pour cette
fréquence.
Brochages des MC68881 soudés sur les cartes mères des A3000 à 16 MHz : 1 D2 35 D29 2 D1 36 D28 3 D0 37 D27 4 SENSE* 38 D26 5 Masse 39 D25 6 Masse 40 D24 7 Masse 41 Masse 8 Masse 42 D23 9 Masse 43 +5 volts 10 +5 volts 44 D22 11 CLK 45 D21 12 Masse 46 D20 13 RESET* 47 D19 14 Masse 48 D18 15 49 D17 16 +5 volts 50 D16 17 +5 volts 51 Masse 18 SIZE* 52 +5 volts 19 Masse 53 +5 volts 20 DS* 54 D15 21 AS* 55 D14 22 A4 56 D13 23 A3 57 D12 24 A2 58 D11 25 A1 59 D10 26 A0 60 D9 27 +5 volts 61 +5 volts 28 RW* 62 D8 29 CS* 63 Masse 30 Masse 64 D7 31 DSACK0* 65 D6 32 DSACK1* 66 D5 33 D31 67 D4 34 D30 68 D3 MC68881 sur l'Amiga 3000
Le successeur du MC68881 en 1986. Cette unité supporte les mêmes interfaces et opérations que la précédente, mais avec quelques améliorations internes. Les routines de nombreuses opérations ont été optimisées pour accélérer les temps de réponse, et la possibilité d'effectuer plusieurs opérations en virgule flottante simultanément est ajoutée. De plus, elle se compose maintenant de deux parties : l'unité de conversion (qui transforme les données en un format interne de 80 bits) et l'unité arithmétique. En général cette FPU travaillera à 1,5 fois la vitesse d'un MC68881 pour une fréquence d'horloge équivalente. Le MC68882 est couramment cadencé à des fréquences allant de 16 à 50 MHz, en fonction de la carte ou du système qui l'utilise. Très répandu, ce composant se trouve sur la plupart des cartes accélératrices récentes. Par exemple, il est présent sur l'A3000 à 25 MHZ ou l'A2630.
Il est disponible en supports RC et FN de 68 broches.
Les MC68040 et MC68060 intègrent une FPU dans le processeur lui-même. Cette
FPU est une version édulcorée du MC68882, éliminant principalement les
fonctions transcendentales (sin, cos, etc...) et complexes présentes dans les
routines du précédent. Néanmoins, la nature optimisée des instructions de
cette FPU permet, en émulation des fonctions absentes, d'offrir une exécution
plus rapide qu'un MC68882 pour presque toutes les opérations.
Les PMMU (Paged Memory Management Units) sont très peu utilisées dans les systèmes Amiga. Cependant elles offrent des fonctions qui ne sont pas inintéressantes. Sur certains systèmes accélérés équipés de PMMU, l'image de la ROM peut être déplacée vers un support mémoire plus rapide. Les temps d'accès à la ROM sont généralement plus lents que ceux effectués en RAM, et dans le cas d'une A500 ou A2000 pourvue d'une carte accélératrice équipée d'un bus de données sur 32 bits, plutôt que le classique 16 bits 7.15 MHz, il est extrêmement avantageux de déplacer le code kernel du système d'exploitation vers une région de la mémoire aussi rapide d'accès.
Le principe de la PMMU consiste, pour chaque accès vers la mémoire, à modifier l'adresse véhiculée par le processeur (adresse logique) en une autre adresse (adresse physique) afin d'accèder réellement à l'information là où elle a été chargée par le système d'exploitation.
De manière générale, une PMMU offre la possibilité d'optimiser la gestion de la mémoire. Que se soit dans la recherche d'une plus grande rapidité d'accès, ou encore pour sécuriser les différentes zones qui cohabitent dans la mémoire de la machine. Cette dernière possibilité est d'ailleurs appréciée par les programmeurs qui peuvent ainsi aller fouiller les moindres recoins du système, avec un minimum de risques. La PMMU peut aussi être utilisée pour créer de la mémoire virtuelle sur mémoire de masse, en redirigeant les accès mémoires RAM vers un disque dur par exemple. Le système UNIX ne peut d'ailleurs fonctionner que sur un système équipé d'une PMMU.
Une ou deux PMMU sont intégrées dans les MC68030 standards, les MC68040, MC680LC40, MC68060 et MC68LC060. En ce qui concerne le MC68020, une PMMU externe était parfois présente sur certaines cartes accélératrices. Il s'agissait d'un composant distinct, le 68851 (ou très exceptionnellement la MMU 68451).
Le circuit PMMU 68851 (Paged Memory Management Unit) a été créé dans le but d'apporter un soutien efficace au processeur principal dans la gestion de la mémoire. Ce processeur doit être équipé d'une gestion de la mémoire virtuelle.
En fait, le PMMU fournit ses pleines possibilités en conjonction avec le 68020-030.
Principales caractéristiques :
Le processeur maître et le coprocesseur communiquent en utilisant des cycles de
bus standards mais peuvent travailler à des vitesses différentes.
La vitesse à laquelle travaille un microprocesseur ne dépend pas seulement de sa génération, de sa technologie, mais aussi de la fréquence d'horloge à laquelle il est cadencé. C'est à dire la cadence à laquelle le processeur exécute les instructions. Cette fréquence se mesure en mégahertz (MHz), en millions d'impulsions par seconde. Plus elle est élevée, plus le processeur travaille rapidement.
Un MHz correspond à 1 million de cycles d'horloge par seconde.
A 1 MHz, un cycle d'horloge prend 1 000 ns, 125 ns à 8 MHz, 62.5 ns à 16 MHz, 50 ns à 20 MHz et 40 ns à 25 MHz.
