32-Bit-Motorola-CPUs

siehe auch MC68HC12

Die ungeraden Bezeichnungen wie MC68010, MC68030, MC68050 sind für "verbesserte CPUs" reserviert. Es gab also keine MC68050, weil nie eine verbesserte Version von der MC68040 hergestellt wurde… war vielleicht auch nicht nötig!?

• "echte" 32-Bit-CPUs von Motorola (später Freescale, heute NXP):
  • Der erste "echte" 32-Bit-Prozessor von Motorola, dessen Datenbus und Adressbus volle 32 Bit breit ist, war der Motorola 68020.
  • Der Nachfolger des Motorola 68020 ist der Motorola 68030. Die größte Änderung bestand darin, die MMU mit in den Chip aufzunehmen, so dass die Verzögerung beim Buszugriff durch die MMU entfiel. Der Nach-Nachfolger Motorola 68040 integrierte dann auch die FPU in den Hauptprozessor.
  • Der Motorola 68020 wurde u.a. auch im Eurofighter (Steuerungs-Ausgleichsrechner für die Flugstabilität) und im Flugabwehrpanzer Gepard (Feuerleitrechner) eingesetzt. Der 68020 wurde auch gerne in Unix-Workstations, etwa von Sun oder Apollo, eingesetzt.
  • Motorola 68020: Er kam 1984 auf den Markt und besteht aus zirka 190.000 Transistoren. Und konnte mit bis zu 33 MHz getaktet werden (10 MIPS bei 33 MHz).
    • MC68020 - ~0,303 MIPS/MHz - ~1,59 MIPS/GHz/Transistor
  • Motorola 68030: Er kam 1987 auf den Markt und besteht aus zirka 273.000 Transistoren. Und konnte mit bis zu 60 MHz getaktet werden (18 MIPS bei 50 MHz).
    • MC68030 - ~0,36 MIPS/MHz - ~1,32 MIPS/GHz/Transistor
    • Der 68030 stellt im Grunde nur eine Produkt­pflege des 68020 dar - allerdings eine sehr erfolgreiche. Zusätzlich zum bekannten 256 Bytes Befehls­cache kamen weitere 256 Bytes als Daten­cache hinzu. Der 030 lernte den Burst­modus für schnellere Speicher­zugriffe; die vorher als MC68851 nachzurüstende PMMU wurde beim 68030 auf den CPU-Chip integriert. Der Intel 80386 in seinen hoch­gezüchteten Varianten ist etwa genauso leistungs­fähig. Der 68030 wurde mit 16 bis 50 MHz ausgeliefert, bei 50 MHz schafft er 18 MIPS.
    • Man trifft den 68030 in sehr vielen Mac-Modellen, in einigen Sun-3-Workstations, in den Apollo/HP Apollo-Workstations und -Servern, in Atari Falcon, der HP 9000 Workstation, in den ersten NeXT Cube und in Bull-Servern an.
  • Motorola 68040: Er kam 1990 auf den Markt und besteht aus zirka 1.170.000 Transistoren. Und konnte mit bis zu 40 MHz getaktet werden (~28 MIPS bei 40 MHz, die Herstellerangabe von 44 MIPS ist eher unrealistisch).
    • MC68040 - ~0,7 MIPS/MHz - ~0,6 MIPS/GHz/Transistor
  • Motorola 68060: Er kam 1994 auf den Markt und besteht aus zirka 2,5 Mio. Transistoren. Und konnte anfangs mit bis zu 50 später dann mit bis zu 90 MHz getaktet werden (110 MIPS bei 75 MHz).
    • MC68060 - ~1,46667 MIPS/MHz - ~0,587 MIPS/GHz/Transistor
  • Er rechnete, bei gleicher Taktfrequenz, zirka doppelt so schnell wie der 68040, besaß aber auch zirka doppelt so viele Transistoren. Er war die letzte Entwicklung sowie der leistungsstärkste Prozessor der Motorola-68000er-Familie. Der Motorola 68060 (meistens einfach nur 060 genannt, sprich null-sechzig) ist kein einfaches Redesign des 68040, sondern wurde – basierend auf den Erfahrungen mit dem 68040 – komplett neu entwickelt. Es wurde eine zweite Einheit für Ganzzahlberechnungen hinzugefügt (Superskalarität) und eine Erweiterung für Ganzzahl-Multiplikationen, die nur zwei Takte pro Multiplikation benötigt. Die Einheit für Gleitkommaberechnungen (FPU) wurde durch eine schnellere Variante ersetzt, dabei wurden einige komplexere Funktionen des 68881/68882 nicht mit implementiert. Selbst gegenüber der FPU des 68040 wurden einige Funktionen gestrichen, was aber enorm zur Gesamt-Ausführungsgeschwindigkeit der 68060-FPU beiträgt (etwa Faktor 3,5). Die fehlende Funktionalität muss durch eine vom Hersteller bereitgestellte Softwarebibliothek emuliert werden. Weiterhin wurde eine Logik für Sprungvorhersagen (branch prediction) eingefügt. Der 68060 hat dadurch bei gleichem Takt etwa die zwei- bis dreifache Rechenleistung eines 68040. Der 68060 hat eine dem Intel Pentium ähnliche Architektur.
• NDR-Klein-Computer
  • neben den CPUs Z80A und Intel 8088 konnte man ihn auch mit der Motorola 68020 aufbauen bzw. bestücken
  • Rechner Modular von Rolf-Dieter Klein (1987)

• Prozessoren der Motorola 68000-Serie
• Intel 86x versus Motorola 68k
  • Der Z80 ist eine bessere Alternative zum i8080, die von einem Intel-Ex-Mitarbeiter entwickelt wurde.
  • Der 6502 ist eine deutlich billigere Alternative zum MC6800, die von einem Motorola-Ex-Mitarbeiter entwickelt wurde.
  • Benchmark "Sieb des Erasthotenes"
    • 8-Bit-CPUs - Die Architektur von Motorola war einfach besser.
      • i8080 mit 4 MHz: 6,8 Sekunden
      • MC6800 mit 2 MHz: 6,95 Sekunden
      • MC6809 (verbreitetes Update des MC6800) mit 2 MHz: 5,1 Sekunden
    • 32-Bit-CPUs ohne FPU - hier liegen beide pro Takt noch gleich auf
      • i80386 mit 16 MHz: 3 - 4 MIPS
      • MC68020 mit 20 MHz: 3,5 MIPS
      • MC68030 mit 25 MHz: 5,0 MIPS
    • 32-Bit-CPUs mit FPU - …langsam wird Motorola überholt
      • i80486 mit 25 MHz: 40 MIPS
      • MC68040 mit 50 MHz: 50 MIPS
    • Die letzten 32 Bitter - Weil Intel mit den PCs große Stückzahlen verkaufte, konnten sie ein aufwändiges Design, mit fast doppelt so vielen Transistoren wie Motorola, günstig anbieten und Motorola hat zudem noch massive Probleme bei der Steigerung der Taktrate und wird von Intel nun erbarmungslos abgehängt, auch wenn beide CPUs pro Takt ca. gleich schnell sind.
      • Pentium mit 60 MHz (max. 233 MHz möglich): 100 MIPS
      • MC68060 mit 50 MHz (max. 75 MHz möglich): 85 MIPS