モトローラ68000 | 1979

Motorola 68000 

 モトローラ68000（時々モトローラ68kまたはm68kと略され、通常「シックスティーエイトサウザンド」と発音される）は、1979年にモトローラ半導体製品部門によって導入された16/32ビットの複雑な命令セットコンピュータ（CISC）マイクロプロセッサである。

この設計は32ビットの命令セットを実装し、32ビットのレジスタと16ビットの内部データバスを持っている。アドレスバスは24ビットであり、メモリセグメンテーションを使用しないため、プログラミングが容易になった。内部的には16ビットのデータ算術論理ユニット（ALU）と、主にアドレス用の2つの16ビットALUを使用し、16ビットの外部データバスを持っている。このため、モトローラはこれを16/32ビットプロセッサと呼んだ。

32ビットの命令セット、大きな非セグメント化アドレス空間、そして当時の比較的高い速度を持つ最初の広く利用可能なプロセッサの1つとして、68kは1980年代を通じて人気のある設計であった。これは、マッキントッシュ128K、アミガ、アタリST、X68000などのグラフィカルユーザーインターフェースを持つ新世代のパーソナルコンピュータで広く使用された。1988年に発売されたセガジェネシス/メガドライブコンソールも68000で動作している。

モトローラ68000シリーズの後続プロセッサは、モトローラ68020から始まり、完全な32ビットALUを使用し、完全な32ビットアドレスおよびデータバスを持ち、32ビット操作を加速し、68000および68010の24ビットアドレッシングやモトローラ68012の31ビットアドレッシングではなく32ビットアドレッシングを可能にした。元の68kは、外部バスが16ビットに制限されているにもかかわらず、一般的にラインの残りとソフトウェア互換性がある。

モトローラの最初の広く生産されたマイクロプロセッサは6800であり、1974年初頭に導入され、その年の後半に大量に供給された。会社は1976年9月までに25,000ユニットを販売する目標を設定し、その目標を達成した。能力のある設計であったが、Zilog Z80などのより強力な設計や、MOSテクノロジー6502などのより安価な設計に eclipsedされた。1976年末までに、販売は停滞し、部門はゼネラルモーターズのプロジェクトによって救われた。

6800が導入された時点で、少数の16ビット設計が市場に出ていた。これらは一般的にデータジェネラルノバやPDP-8などのミニコンピュータプラットフォームをモデルにしていた。当時の半導体製造プロセスに基づいて、これらはしばしばマルチチップソリューションまたは速度の問題を抱えたシングルチップソリューションであった。

6800の販売見通しが暗くなる中、エンジン制御の販売からまだ資金が潤沢であった1976年末、コリン・クルック（オペレーションマネージャー）は将来の販売を成功裏に獲得する方法を考え始めた。彼らはインテルが8080シリーズの16ビット拡張に取り組んでいることを知っており、Zilog Z80の16ビット版の噂も聞いていた。これらは以前の16ビットシステムで見られた問題を排除する新しい設計技術を使用することになる。

モトローラは、もし彼らが8086に似た製品を10%の能力内で発売すれば、インテルが市場で彼らを上回ることを知っていた。競争するために、彼らは同じコストで2倍の性能を目指すか、同じ性能で半分のコストを目指すことを目標にした。クルックは市場で最も強力なプロセッサで高級市場を攻撃することを決定した。別の16ビットでは不十分であり、彼らの設計はより大きくなる必要があり、それは32ビットの機能を持つことを意味した。クルックは1976年末までにこのアプローチを決定した。

クルックはモトローラ先進コンピュータシステムオンシリコン（MACSS）プロジェクトを形成し、設計の主なアーキテクトとしてトム・ガンターを雇った。ガンターは1977年1月にチームを形成し始めた。性能目標は1秒あたり100万命令（MIPS）に設定された。彼らはこの設計がアップルコンピュータやタンディなどのマイクロコンピュータベンダーを取り戻すだけでなく、NCRやAT&Tなどのミニコンピュータ会社も取り戻すことを望んでいた。

チームは6800との後方互換性の試みを放棄することを決定した。彼らは8ビット設計が新しい設計の基礎としては限界があると感じていた。新しいシステムは、当時最も人気のあるミニコンピュータ設計であるPDP-11の影響を受けていた。当時、ミニコンピュータにおける重要な概念は、すべての操作があらゆる種類のデータで動作できる直交命令セットの概念であった。内部ユニットに正しいデータを供給するために、MACSSはマイクロコードを広範囲に使用した。これは、必要なデータを集め、操作を実行し、結果を書き出すためのROM内の小さなプログラムである。MACSSはマイクロプロセッサでこの技術を使用した最初の事例の1つであった。

6800のための多くのサポートハードウェアが依然として有用であり、UARTや類似のインターフェースシステムなどが含まれていた。このため、新しい設計は既存の6800周辺機器に対するバスプロトコル互換モードを保持した。

32のデータピンと32のアドレスピンを持つチップは64ピンを必要とし、電源やその他の機能のためにさらに多くのピンが必要である。当時、64ピンのデュアルインラインパッケージ（DIP）は「大きく、重く、コストが高い」システムであり、「本当にひどい」ものであったため、それが彼らが考慮できる最大のものであった。これを収めるために、クルックはハイブリッド設計を選択し、32ビットの命令セットアーキテクチャ（ISA）を持ちながら、算術論理ユニット（ALU）などの16ビットコンポーネントで実装した。外部インターフェースは16のデータピンと24のアドレスピンに減らされ、すべてが64ピンパッケージに収まるようにした。これは「テキサスゴキブリ」として知られるようになった。

1970年代中頃までに、モトローラのMOS設計技術は競争相手よりも劣っており、製造ラインは時折低い歩留まりに苦しんでいた。1970年代後半までに、会社は日立との技術交換プログラムに参加し、生産能力を劇的に向上させた。この一環として、最新の5インチウェーハサイズとインテルのHMOSプロセスを使用してMOS-8という新しいファブが建設された。これは競争を追いつくための投資であった。実際、モトローラは68000が最初に金属ゲート設計を採用しなければならなかったように、競争相手よりも遅れてNMOSロジックを導入したかもしれない。しかし、初期のMACCSプロジェクト以前に作成されたモトローラの1976年データシートは、6800ファミリーの大部分がシリコンゲートであることを示している。実際、ガンター自身の1979年の記事は68000をシリコンゲートの減少モードHMOS設計として強調している。モトローラのプロセスと製造の欠陥の程度が初期のものであったとしても、チームは動揺せず、業界をリードする性能を持つマイクロプロセッサの追求に妥協しなかった。

1979年9月に正式に導入され、初期サンプルは1980年2月にリリースされ、11月には市販の生産チップが利用可能となった。初期の速度グレードは4、6、8 MHzであった。1981年には10 MHzチップが利用可能になり、1982年6月には12.5 MHzチップが登場した。MC68000の最速バージョンである16.67 MHz「12F」バージョンは1980年代後半まで生産されなかった。

1981年初頭までに、68kは高級市場での注文を獲得し始め、ガンターはアップルに接近して彼らのビジネスを獲得しようとした。当時、68kは大量で約125ドルで販売されていた。スティーブ・ジョブズとの会議で、ジョブズは68kをアップルリサに使用することについて話したが、「本当の未来は私が個人的にやっているこの製品にある。このビジネスを望むなら、15ドルで販売することを約束しなければならない」と述べた。モトローラは最初に55ドルで販売することを提案し、その後35ドルに価格を下げることを約束した。ジョブズは同意し、マッキントッシュは6809から68kに移行した。平均価格は最終的に14.76ドルに達した。