모토로라 68000 | 1979

Motorola 68000

Motorola 68000 

 모토로라 68000(때때로 모토로라 68k 또는 m68k로 줄여 부르며, 일반적으로 "식스티-에잇-쓰라우전드"라고 발음됨)은 1979년 모토로라 반도체 제품 부문에서 도입한 16/32비트 복잡한 명령어 집합 컴퓨터(CISC) 마이크로프로세서이다.

이 설계는 32비트 명령어 집합을 구현하며, 32비트 레지스터와 16비트 내부 데이터 버스를 가지고 있다. 주소 버스는 24비트이며, 메모리 세분화를 사용하지 않아 프로그래밍이 더 쉬워졌다. 내부적으로는 16비트 데이터 산술 논리 장치(ALU)와 주로 주소에 사용되는 두 개의 16비트 ALU를 사용하며, 16비트 외부 데이터 버스를 가지고 있다. 이러한 이유로 모토로라는 이를 16/32비트 프로세서라고 명명하였다.

32비트 명령어 집합, 큰 비세분화 주소 공간, 그리고 당시의 상대적으로 높은 속도로 인해 68k는 1980년대에 인기를 끌었던 설계이다. 이는 매킨토시 128K, 아미가, 아타리 ST, X68000 등 그래픽 사용자 인터페이스를 갖춘 새로운 세대의 개인용 컴퓨터에서 널리 사용되었다. 1988년에 출시된 세가 제네시스/메가 드라이브 콘솔도 68000으로 구동된다.

모토로라 68000 시리즈의 후속 프로세서인 모토로라 68020부터는 전체 32비트 ALU를 사용하고, 전체 32비트 주소 및 데이터 버스를 갖추어 32비트 연산을 가속화하고 68000과 68010의 24비트 주소 지정 또는 모토로라 68012의 31비트 주소 지정 대신 32비트 주소 지정을 가능하게 하였다. 원래의 68k는 외부 버스가 16비트로 제한되어 있음에도 불구하고 나머지 라인과 소프트웨어 호환성이 일반적으로 유지된다.

6800

모토로라의 첫 번째 대량 생산 마이크로프로세서는 6800으로, 1974년 초에 도입되어 그 해 말에 대량으로 공급되었다. 회사는 1976년 9월까지 25,000대 판매 목표를 세웠고, 이를 달성하였다. 유능한 설계였지만, Zilog Z80와 같은 더 강력한 설계나 MOS 테크놀로지 6502와 같은 더 저렴한 설계에 의해 가려졌다. 1976년 말까지 판매는 정체되었고, 부서는 제너럴 모터스를 위한 프로젝트로 인해 구제되었다.

16비트로의 전환

6800이 도입될 당시, 소수의 16비트 설계가 시장에 나왔다. 이들은 일반적으로 데이터 제너럴 노바나 PDP-8과 같은 미니컴퓨터 플랫폼을 모델로 하였다. 당시 반도체 제조 공정으로 인해, 이러한 설계는 종종 다중 칩 솔루션이거나 속도 문제를 가진 단일 칩 솔루션이었다.

6800의 판매 전망이 어두워지자, 모토로라는 1976년 말에 미래 판매를 성공적으로 확보하기 위해 고민하기 시작하였다. 그들은 인텔이 8080 시리즈의 16비트 확장을 작업 중이라는 것을 알고 있었고, 16비트 Zilog Z80에 대한 소문도 들었다. 모토로라는 8086와 비슷한 제품을 출시하면 인텔이 시장에서 그들을 능가할 것이라는 것을 알고 있었다. 경쟁하기 위해, 그들은 같은 비용으로 두 배의 성능을 목표로 하거나 같은 성능으로 절반의 비용을 목표로 하였다. 크룩은 시장에서 가장 강력한 프로세서로 고급 시장을 공략하기로 결정하였다.

MACSS

크룩은 설계를 구축하기 위해 모토로라 고급 컴퓨터 시스템 온 실리콘(MACSS) 프로젝트를 구성하고, 톰 건터를 주 설계자로 고용하였다. 성능 목표는 초당 100만 개의 명령어(MIPS)로 설정되었다. 그들은 이 설계가 애플 컴퓨터와 탠디와 같은 마이크로컴퓨터 공급업체뿐만 아니라 NCR과 AT&T와 같은 미니컴퓨터 회사도 다시 유치하기를 원하였다.

팀은 6800과의 하위 호환성을 포기하기로 결정하였고, 8비트 설계가 새로운 설계의 기초로는 너무 제한적이라고 느꼈다. 새로운 시스템은 당시 가장 인기 있는 미니컴퓨터 설계인 PDP-11의 영향을 받았다. 당시 미니컴퓨터에서 중요한 개념은 모든 작업이 모든 종류의 데이터에서 작동할 수 있는 정교한 명령어 집합의 개념이었다. MACSS는 내부 장치에 올바른 데이터를 공급하기 위해 마이크로코드를 광범위하게 사용하였다. MACSS는 마이크로프로세서에서 이 기술을 사용한 최초의 사례 중 하나였다.

6800에 대한 많은 지원 하드웨어가 여전히 유용하였고, UART 및 유사한 인터페이스 시스템과 같은 것들이 포함되었다. 이러한 이유로 새로운 설계는 기존 6800 주변 장치에 대한 버스 프로토콜 호환성 모드를 유지하였다.

32개의 데이터 핀과 32개의 주소 핀을 가진 칩은 64개의 핀이 필요하며, 전원 및 기타 기능을 위한 핀도 더 필요하다. 당시 64핀 듀얼 인라인 패키지(DIP)는 "크고, 무겁고, 비용이 많이 드는" 시스템이었고 "정말 끔찍했다". 이를 맞추기 위해 크룩은 하이브리드 설계를 선택하였고, 32비트 명령어 집합 아키텍처(ISA)를 가지고 있지만 16비트 구성 요소로 이를 구현하였다. 외부 인터페이스는 16개의 데이터 핀과 24개의 주소 핀으로 줄여 64핀 패키지에 맞추었다. 이는 "텍사스 바퀴벌레"로 알려지게 되었다.

1970년대 중반까지 모토로라의 MOS 설계 기술은 경쟁사보다 덜 발전하였고, 그들의 제조 라인은 때때로 낮은 수율로 어려움을 겪었다. 1970년대 후반까지, 회사는 히타치와 기술 교환 프로그램에 참여하여 생산 능력을 크게 향상시켰다. 이의 일환으로, 최신 5인치 웨이퍼 크기와 인텔의 HMOS 공정을 사용하여 MOS-8이라는 새로운 팹이 건설되었다. 이는 경쟁을 따라잡기 위한 투자였다. 사실, 모토로라는 68000이 처음으로 금속 게이트 설계를 채택해야 했던 것처럼, 경쟁사보다 늦게 NMOS 로직을 도입하였다. 그러나 초기의 MACCS 프로젝트 이전에 작성된 모토로라의 1976년 데이터 시트는 6800 패밀리의 대부분이 실리콘 게이트로 되어 있음을 나타낸다.

샘플링 및 생산

1979년 9월에 공식적으로 소개되었고, 초기 샘플은 1980년 2월에 출시되었으며, 생산 칩은 11월에 판매되었다. 초기 속도 등급은 4, 6, 8 MHz였다. 1981년에는 10 MHz 칩이 출시되었고, 1982년 6월에는 12.5 MHz 칩이 출시되었다. MC68000의 가장 빠른 버전인 16.67 MHz "12F" 버전은 1980년대 후반에 생산되지 않았다.

1981년 초까지 68k는 고급 시장에서 주문을 따내기 시작하였고, 건터는 애플과의 거래를 위해 접근하기 시작하였다. 당시 68k는 대량으로 약 125달러에 판매되었다. 스티브 잡스와의 회의에서 잡스는 68k를 애플 리사에 사용하고 싶다고 이야기하였지만, "진짜 미래는 내가 개인적으로 하고 있는 이 제품에 있다. 이 비즈니스를 원한다면, 15달러에 판매하겠다고 약속해야 한다"고 말했다. 모토로라는 처음에 55달러에 판매하겠다고 제안한 후, 35달러로 가격을 낮추겠다고 하였다. 잡스는 동의하였고, 매킨토시는 6809에서 68k로 이동하였다. 평균 가격은 결국 14.76달러에 이르렀다.

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