Motorola 68060

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Imagen de un Motorola MC68060RC50
información general
Lanzado	Abril de 1994
Diseñado por	Motorola
Actuación
Frecuencia máxima de reloj de la CPU	De 50 MHz a 75 MHz; hasta 133 MHz overclockeado, [1] [2] o incluso 150 MHz con refrigeración adecuada [3]
Arquitectura y clasificación
Solicitud	Computadoras de escritorio y sistemas integrados
Conjunto de instrucciones	Serie Motorola 68000
Productos, modelos, variantes
Variante	68LC060 y 68EC060
Historia
Predecesor	Motorola 68040
Sucesores	PowerPC , Motorola ColdFire

El Motorola 68060 (" sesenta y ocho-cero-sesenta ") es un microprocesador de 32 bits de Motorola lanzado en abril de 1994. ^[4] Es el sucesor del Motorola 68040 y es el miembro de mayor rendimiento de la serie 68000. Se produjeron dos derivados, el 68LC060 y el 68EC060 .

Existe una versión LC (Low-Cost), sin FPU ^[5] y EC (Embedded Controller), sin MMU ni FPU. El diseño del 68060 estuvo a cargo de Joe Circello.

El 68060 comparte la mayoría de las características arquitectónicas con el Pentium P5 . Ambos tienen una configuración de secuencia de instrucciones dual superescalar en orden muy similar ^[4] , y un decodificador de instrucciones que descompone las instrucciones complejas en otras más simples antes de la ejecución, descritas públicamente como "dos motores RISC de cuatro etapas [que] ejecutan las instrucciones de formato fijo emitidas por el convertidor de instrucciones". ^[6] Sin embargo, una diferencia significativa es que la FPU del 68060 no está segmentada y, por lo tanto, es hasta tres veces más lenta que el Pentium en aplicaciones de punto flotante. En contraste con eso, las multiplicaciones de números enteros y las instrucciones de desplazamiento de bits son significativamente más rápidas en el 68060. El 68060 tiene la capacidad de ejecutar instrucciones simples en la unidad de generación de direcciones (AGU) y, por lo tanto, proporcionar el resultado dos ciclos antes de la ALU . En el desarrollo del 68060, se analizaron grandes cantidades de código compilado comercial en busca de pistas sobre qué instrucciones serían las mejores candidatas para la optimización del rendimiento.

En comparación con el Pentium, el 68060 puede funcionar mejor con código mixto; el decodificador del Pentium no puede emitir una instrucción FP en cada oportunidad y, por lo tanto, la FPU no es superescalar como lo eran las ALU. Si la FPU no segmentada del 68060 puede aceptar una instrucción, el decodificador puede emitir una. Esto significa que optimizar para el 68060 es más fácil: no hay reglas que impidan que se emitan instrucciones FP cuando sea conveniente para el programador, salvo que se comprendan bien las latencias de las instrucciones. Sin embargo, con un código optimizado y programado correctamente, la FPU del Pentium es capaz de duplicar el reloj para el rendimiento de reloj de la FPU del 68060.

El 68060 es el último desarrollo de la familia 68000 para uso general, abandonado en favor de los chips PowerPC . Se utilizó en algunos modelos tardíos de máquinas Amiga y tarjetas aceleradoras Amiga, así como en algunos clones de Atari ST y placas aceleradoras Falcon (CT60/CT63/CT60e, la última de las cuales se creó en 2015), y en modelos muy tardíos de las computadoras multiusuario Alpha Microsystems antes de su migración a x86, pero Apple Inc. y el mundo Unix ya habían migrado a varias plataformas RISC cuando el 68060 estuvo disponible. Apple ya había anunciado su adopción de PowerPC, desarrollado por IBM y Motorola, antes de la disponibilidad del 68060. ^[7] Tras la introducción de variantes de bajo consumo del 68040 y otros dispositivos, Motorola anticipó que Apple podría dejar un espacio en su gama de productos para productos basados ​​en 68060, dándole a la compañía "una cobertura de alto rendimiento en caso de que la transición a RISC resulte problemática": una situación que no ocurrió. ^[8]

El 68060 se introdujo a 50 MHz en el proceso de fabricación de 0,6 μm de Motorola. Unos años más tarde se redujo a 0,42 μm y la velocidad de reloj se elevó a 66 MHz y 75 MHz. Algunos usuarios lograron overclockear las CPU 68060 rev6 (máscara: 71E41J) hasta 120 o 133 MHz. ^{[1] [9]} Motorola proyectó un rendimiento de alrededor de tres veces y media el de un 68040 de 25 MHz a la frecuencia de reloj inicial de 50 MHz para el 68060, lo que se describió como "alrededor de 77 MIPS", ^[7] ajustando posteriormente dichas afirmaciones a tres veces el rendimiento del 68040 para un 68060 que funciona al doble de la frecuencia del 68040. ^[6] La evaluación comparativa del 68060 de 50 MHz instalado en tarjetas aceleradoras para el Commodore Amiga indicó resultados de evaluación comparativa Dhrystone 2.1 de alrededor de 80.000 Dhrystones por segundo, lo que es ampliamente comparable a una estación de trabajo Sun SPARCstation 10. ^[10]

Los desarrollos del núcleo básico continúan, pensados ​​para sistemas embebidos. Aquí se combinan con una serie de interfaces periféricas para reducir la complejidad general y los requisitos de energía de un diseño. Una serie de chips, cada uno con diferentes conjuntos de interfaces, se venden bajo los nombres ColdFire y DragonBall .

Los números de modelo con un penúltimo dígito par (68000, 680 2 0, 680 4 0, 680 6 0) se reservaron para revisiones importantes de la arquitectura central 680x0. Los números de modelo con un penúltimo dígito impar (680 1 0, 680 3 0) se reservaron para actualizaciones de la arquitectura del chip anterior. Motorola nunca produjo un 68050. ^[4]

Por ejemplo, el Motorola 68010 (y el obscuro 68012 ) es un 68000 con mejoras en la instrucción de bucle y la capacidad de suspender y luego continuar una instrucción en caso de un fallo de página, lo que permite el uso de memoria virtual con el hardware MMU apropiado . Sin embargo, no hubo revisiones importantes de la arquitectura central. De manera similar, el Motorola 68030 representa una mejora de proceso en el 68020 con la MMU y un pequeño caché de datos (256 bytes) trasladados al chip. El 68030 fue lanzado en clasificaciones de velocidad de hasta 50 MHz.

El salto del 68000/68010 al 68020/68030 supone, sin embargo, una importante revisión, con innumerables cambios individuales.

Cuando el 68060 estaba en producción, Motorola había abandonado el desarrollo de la familia 68000 en favor del PowerPC . El 68060 es el último procesador de la familia 68000 de Motorola.

Signetics (Philips) produjo una variante basada en el 68000 a la que, de forma un tanto confusa, llamaron 68070. Contiene una CPU 68000 modestamente mejorada, una MMU simple en chip y un controlador de bus I²C . Salió al mercado mucho antes que el 68060 y se utilizó principalmente como procesador integrado en algunos artículos electrónicos de consumo, en particular las consolas CD-i .

Las series de generadores de caracteres de televisión iNFiNiT!, Max! y Maxine! de Chyron utilizan el 68060 como procesador principal. Estos generadores de caracteres eran un elemento fijo en las estaciones afiliadas a muchas cadenas de televisión estadounidenses. ^[11]

En los ordenadores de sobremesa, el 68060 se utiliza en algunas variantes del Amiga 4000T producido por Amiga Technologies ^[12] y está disponible como actualización de terceros para otros modelos de Amiga. También se utiliza en el sistema de vídeo no lineal DraCo, un clon de Amiga. ^[13]

El Q60 extendió el diseño del Sinclair QL de manera similar desde el comienzo más lento hasta el ritmo máximo de las capacidades de la arquitectura 68K; estas placas base basadas en 68060 ^[14] —a 66 MHz para el 68060 completo o una opción 68LC060 sin FPU overclockeada a 80 MHz— son más de 100 veces más rápidas que el Sinclair QL mientras ejecutan los mismos sistemas operativos. ^{[15] [16] [17]}

El 68060 se utilizó en los sistemas PBX de oficina de gran tamaño Nortel Meridian 1 Option 51, 61 y 81 , alimentando las placas de procesadores centrales CP3 y CP4. Se podía utilizar un par de estas placas, cada una con un 68060, para que la PBX fuera tolerante a fallos. Esta era una aplicación lógica, ya que los núcleos Meridian 1 anteriores utilizaban otros chips Motorola. Posteriormente, Nortel cambió la arquitectura para utilizar procesadores Intel. ^[18]

El enrutador multiprotocolo Motorola Vanguard 6560 utiliza un procesador 68EC060 de 50 MHz.

Los sistemas Motorola MVME -17x y Force Computer SYS68K VMEbus utilizan una CPU 68060.

Alpha Microsystems AM-6000, AM-6060 y AM-7000 utilizan un 68060. ^[19] Después de que Motorola dejó de desarrollar procesadores más nuevos, Alpha Microsystems migró a x86 .

El 68EC060 es una versión del microprocesador Motorola 68060, pensado para controladores embebidos (EC). Se diferencia del 68060 en que no tiene ni FPU ni MMU, lo que lo hace más económico y consume menos energía.

El 68LC060 es una versión de bajo costo del microprocesador Motorola 68060 sin FPU, lo que lo hace más económico y consume menos energía.

ATC = caché de traducción de direcciones

• Manual del usuario M68060 (PDF) . Motorola. 1994. M68060UM/AD.