Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
M88000
ДизайнерMotorola
Биты32-битный
Введено1988 г.
ДизайнRISC
ТипЗарегистрироваться-Зарегистрироваться
КодированиеФиксированный
РазветвлениеСравните и разветвите
Порядок байтовБи
РасширенияГрафические инструкции (только 88110)
ОткрытьНет
Регистры
Общее назначение32 32-бит
Плавающая запятая32 80-бит (только 88110)

88000 ( m88k для краткости) представляет собой RISC набор инструкций архитектуры (ISA) , разработанная компанией Motorola в 1980 - х. MC88100 прибыл на рынок в 1988 году, около двух лет после того, как конкурирующий SPARC и MIPS . Из-за позднего запуска и значительных задержек с выпуском MC88110 второго поколения , m88k добился очень ограниченного успеха за пределами платформы MVME и сред встроенных контроллеров. Когда Motorola присоединилась к альянсу AIM в 1991 году для разработки PowerPC , дальнейшая разработка 88000 закончилась.

История [ править ]

Фон [ править ]

Motorola вошла в 80-е с сильной позиции; их недавно представленный Motorola 68000 легко превзошел любой другой микропроцессор на рынке, а его 32-разрядная архитектура, естественно, подходила для развивающегося рынка рабочих станций Unix . Intel не продвигалась агрессивно в 32-разрядное пространство, и компании, которые это сделали, в частности National Semiconductor , провалили свои выпуски и оставили Motorola контролировать все, что не было Intel . В то время Intel занимала около 80% всего компьютерного рынка, а Motorola контролировала 90% остального.

Это произошло в начале 1980-х годов с введением концепции RISC. Сначала в отрасли велись интенсивные дебаты о том, действительно ли эта концепция улучшит производительность, или если это более длинные программы на машинном языке , действительно замедлят выполнение за счет дополнительных обращений к памяти. Все эти дебаты прекратились к середине 1980-х, когда появились первые рабочие станции на основе RISC; последний Sun-3/80, работающий на Motorola 68030 с частотой 20 МГц, обеспечивал около 3 MIPS, тогда как первый Sun-4/260 на базе SPARC с SPARC 16 МГц выдавал 10 MIPS. Hewlett-Packard , DEC и другие крупные поставщики начали переходить на платформы RISC.

Этот сдвиг на рынке мог лишить Motorola одной из своих единственных опор и одной из самых прибыльных. Apple оставалась единственным крупным поставщиком компании за пределами области рабочих станций; другие пользователи 68000, особенно Atari и Commodore International , барахтались на рынке, который быстро стандартизировался на клоне ПК .

Подход Motorola [ править ]

RISC - проекты были сознательные усилия , чтобы портного процессор типам операций вызывается с помощью компиляторов на этой платформе, в случае Unix рабочих станций, на языке программирования Си . В основополагающем проекте IBM 801 было отмечено, что компиляторы обычно не использовали подавляющее большинство доступных им инструкций, а вместо этого использовали простейшие версии инструкций, часто потому, что они работали быстрее всего. Удаление этих неиспользуемых инструкций из ЦП освободило значительную часть места на чипе. Это дало возможность увеличить количество регистров процессора., что оказало гораздо большее влияние на производительность, чем инструкции для особых случаев. По этой причине можно сказать, что концепция RISC определяется реальным дизайном компиляторов. [1]

Напротив, Motorola предпочла проигнорировать этот подход и разработала совершенно новую концепцию, не основанную на конструкции компилятора. Идея заключалась в том, что они не будут пытаться конкурировать с постоянно растущим списком подобных RISC-проектов на рынке, вместо этого они будут производить самый мощный в мире процессор. Для этого они сделали заметки о конструкции одного из самых быстрых компьютеров того времени, суперкомпьютера CDC Cyber , в частности, используя его концепцию табло , которое использовалось, как и в машинах CDC, для облегчения отправки инструкций, а также в качестве способ улучшить производительность вызова подпрограммы . [1]

Еще одной особенностью нового дизайна стала встроенная поддержка специализированных сопроцессоров. В дополнение к внутренним командам, поддерживаемым «из коробки», в нем выделен ряд блоков по 256 инструкций, которые могут использоваться сопроцессорами. Это было нацелено на дизайнеров, которые хотели настроить систему; новые функциональные блоки могут быть добавлены, не затрагивая существующую архитектуру набора команд , обеспечивая программную совместимость для основных функций. [1]

Выпуск [ править ]

К 1987 году стало широко известно, что Motorola разрабатывает собственный процессор RISC. Называемый компьютерной индустрией как «78000», [а] дань уважения более раннему 68000 [1], он стал 88000, когда был выпущен в апреле 1988 года.

Побочным эффектом сложности конструкции стало то, что ЦП не поместился на одном кристалле. 68030, выпущенный годом ранее, имел 273 000 транзисторов, включая арифметико-логический блок (ALU) и блок управления памятью (MMU) на одном кристалле, с дополнительным блоком с плавающей запятой (FPU) в качестве отдельного чипа. Напротив, 88000 объединяет ALU и FPU вместе на 750 000 транзисторе MC88100, а также блок управления памятью (MMU) и статическое ОЗУ объемом 16 КБ.Кэш на 750000 транзистора MC88200. В отличие от 68030, где FPU был действительно необязательным, практичная система 88000 не могла быть построена без MC88200. Системы могут включать в себя более одного MC88200, создавая большие кеши и позволяя использовать несколько путей к основной памяти для повышения производительности. [1]

Направленный на рынок высшего класса, на момент своего выпуска он был заявлен как самый быстрый 32-битный процессор в мире. Запуск на частоте 20 МГц, она достигла 34000 Dhrystones или 17  VUPS , [2] по сравнению с около 12 MIPS для МГц 12,5 SPARC одного и того же урожая в SPARCstation . Он также был доступен как часть 25 МГц при 21 MIPS, 48 387 Dhrystones. [3]

В то время Motorola продавала 88000 строго для высшего сегмента рынка, включая «телекоммуникационный искусственный интеллект, графику, трехмерную анимацию, моделирование, параллельную обработку и суперкомпьютеры», в то время как они предположили, что существующая серия 68k будет по-прежнему используется на рынке рабочих станций. Вместо этого большинство потенциальных клиентов проигнорировали 88000, [2] и система не использовалась.

Переиздать [ править ]

Поскольку первоначальный выпуск практически не использовался за пределами собственных продуктов Motorola, и эти традиционные клиенты начали переходить на другие RISC-разработки, компания повторно запустила дизайн в однокристальной форме, MC88110. В конце 1980-х несколько компаний активно изучали серию 88000 для будущего использования, включая NeXT , Apple Computer и Apollo Computer , но все отказались от дизайна к тому времени, когда 88110 наконец стал доступен в 1990 году.

Была попытка популяризировать систему с группой 88open , аналогичная той, которую Sun Microsystems пыталась сделать со своим дизайном SPARC . Похоже, что в практическом смысле это не удалось. [4]

Отказ [ править ]

В начале 1990-х Motorola присоединилась к усилиям AIM, чтобы создать новую архитектуру RISC, основанную на архитектуре IBM POWER . Они внедрили несколько функций 88000 в новую архитектуру PowerPC, чтобы предложить своим клиентам какой-то способ обновления. На тот момент 88000 было сброшено как можно скорее. [5]

Архитектура [ править ]

Как и 68000 до него, 88000 считался очень «чистым» дизайном. Это была чистая 32-битная архитектура загрузки / сохранения, использующая отдельные кеши инструкций и данных ( гарвардская архитектура ), а также отдельные шины данных и адреса. Он имел небольшой, но мощный набор команд и, как и все процессоры Motorola, не использовал сегментацию памяти.

Основная архитектурная ошибка [ необходима цитата ] заключалась в том, что как целочисленные инструкции, так и инструкции с плавающей запятой использовали один и тот же регистровый файл . Это требовало, чтобы файл с одним регистром имел достаточное количество портов чтения и записи для поддержки как целочисленного исполнительного модуля, так и модуля с плавающей запятой. Подключения для каждого порта представляют собой дополнительную емкостную нагрузку, которая должна управляться ячейкой регистровой памяти. Это затрудняло создание высокочастотных суперскалярных реализаций [ необходима цитата ] .

Реализации [ править ]

Процессор Motorola 88100 RISC

Первой реализацией 88000 ISA был микропроцессор MC88100 , который включал в себя интегрированный FPU . К нему были подключены MMU MC88200 и контроллер кэш-памяти . Идея такого разделения обязанностей заключалась в том, чтобы упростить построение многопроцессорных систем; один MC88200 может поддерживать до четырех MC88100. Однако это также означало, что для построения самой простой системы с одним процессором требовались оба чипа и значительная проводка между ними, что приводило к увеличению затрат. Вероятно, это было еще одной важной причиной ограниченного успеха 88000.

Процессор Motorola 88110 RISC

Позднее это было решено с помощью суперскаляра MC88110 , который объединил ЦП, FPU, MMU и кэш L1 в одном пакете. Дополнительная модификация, сделанная по заказу проекта MIT * T, привела к созданию MC88110MP, включая связь на кристалле для использования в многопроцессорных системах. [6] Версия, способная развивать скорость до 100 МГц, планировалась как MC88120, но так и не была построена.

Реализация для встраиваемых приложений MC88300 находилась в стадии разработки в начале 1990-х годов, но в конечном итоге была отменена. Компания Ford Motor планировала использовать чипы, поэтому в качестве замены им была предложена конструкция PowerPC, и они согласились. [7]

Продукты и приложения [ править ]

МВМЭ-197ЛЭ

Компания Motorola выпустила серию одноплатных компьютеров , известную как серия MVME , для создания "из коробки" систем на основе 88000, а также наращиваемых компьютеров Series 900, использующих эти платы MVME. В отличие от систем для монтажа в башню или стойку , Series 900 располагались друг над другом и соединялись друг с другом кабелями, подобными шине. Эта концепция так и не прижилась.

Основные сторонние пользователи были ограничены. Единственное широко распространенное использование будет в серии Data General AViiON . Они были довольно популярны и до сих пор используются ограниченно. Для более поздних моделей DG перешла на Intel. Encore Computer построила свою машину Encore-91 на m88k, а затем представила полностью переработанную серию Infinity 90, но неясно, сколько из этих машин было продано. Encore перешел на Альфу .

GEC Computers использовала MC88100 для создания GEC 4310, одного из компьютеров серии GEC 4000 , но проблемы с управлением памятью означали, что он не работал так хорошо, как их более ранние компьютеры на базе вентильной матрицы и компьютеры серии GEC 4000 на базе Am2900 . Модель BBN Butterfly TC-2000 использовала процессор MC88100 и масштабировалась до 512 процессоров. Linotype-Hell использовала 88110 в своих рабочих станциях "Power" с редактором растровой графики DaVinci для обработки изображений.

MC88110 сделал это в некоторых версиях никогда не выпущенном NeXT машины, NeXT RISC Workstation , но проект был отменен вместе со всеми аппаратными проектами NeXT в 1993 году 4-процессор OMRON LUNA-88K машины из Японии использовали m88k, и были в течение короткого времени использовался в проекте ядра Mach в Университете Карнеги-Меллона . В начале 1990-х годов Northern Telecom использовала MC88100 и MC88110 в качестве центрального процессора в своем семействе телефонных коммутаторов DMS SuperNode.

Большинство других пользователей были намного меньше. Первоначально Alpha Microsystems планировала перейти на архитектуру 88K с Motorola 68000 и внутренне создала вокруг нее машину, работающую под управлением UNIX System V , но позже от нее отказались в пользу более поздних производных 68K. [8] NCD использовала 88100 (без 88200) в своих 88K X-терминалах . Dolphin Server, дочерний продукт умирающей компании Norsk Data, построил серверы на базе 88k. В 1988–1992 годах было отгружено около 100 систем.

Виртуальность использовала MC88110 в аркадном автомате виртуальной реальности SU2000 в качестве графического процессора, с одним MC88110 на экран каждой гарнитуры виртуальной реальности .

Во встроенном компьютерном пространстве «Трехканальный компьютер VMS» в F-15 S / MTD использовал три 88000 в компьютере с тройным резервированием. [9]

Поддержка операционной системы [ править ]

Motorola выпустила собственную производную UNIX System V , System V / 88, для своих систем на базе 88000. Было два основных выпуска: Выпуск 3.2 Версия 3 и Выпуск 4.0 Версия 3. [10] Общие данные Системы AViiON работали с DG / UX . Порты OpenBSD существуют для систем MVME, [11] рабочих станций LUNA-88K [12] и систем Data General AViiON. [13] Для систем MVME существует как минимум один неофициальный экспериментальный порт NetBSD . [14]

Заметки [ править ]

  1. ^ Неясно, было это официальное название или нет.

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ a b c d e Крышка .
  2. ^ а б апрель .
  3. ^ Объем .
  4. ^ Updegrove, Эндрю (март 2006). «Стандарты войны: ситуации, стратегии и результаты» (PDF) . ConsortiumInfo.org. п. 7 . Проверено 16 июня 2009 .
  5. ↑ Зиппер, Стюарт (24 мая 1993 г.). «Сделка Motorola PowerPC с Ford вызывает вопросы о судьбе 88K RISC» . Электронные новости . Проверено 16 июня 2009 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  6. ^ Пападопулос; и другие. (28 июля 1993 г.). «* T: Интегрированные строительные блоки для параллельных вычислений» (PDF) . Массачусетский технологический институт . Проверено 16 июня 2009 .
  7. ↑ Гарфинкель, Симсон (июнь 1992 г.). «Motorola смотрит на чип 68060» . NeXTWORLD .
  8. ^ "AMPM: Альфа Микро Конкурс Машин" . Машина Alpha Micro Phun .
  9. ^ Ноббс, Стивен Г. «Внедрение и интеграция PSC» (PDF) . НАСА. п. 63 . Проверено 16 июня 2009 .
  10. ↑ Паттерсон, Барбара (2 ноября 1991 г.). "Motorola System V / 88 R4v3.1" . Motorola Computer Group . Архивировано из оригинала на 5 мая 2006 года . Проверено 16 июня 2009 .
  11. ^ OpenBSD / mvme88k
  12. ^ OpenBSD / luna88k
  13. ^ OpenBSD / aviion
  14. ^ NetBSD / m88k Заархивировано 12 января 2013 г. в archive.today Неофициальный порт NetBSD 3.x

Библиография [ править ]

  • «Снимаем крышку с Motorola 88000 - чтобы найти сопроцессоры для самостоятельной работы» . TechMonitor .
  • «Риск Motorola 88000 в полном объеме» . TechMonitor .
  • «Риск Motorola, выпуск которого запланирован на апрель, адаптирован для Unix» . TechMonitor .

Внешние ссылки [ править ]

  • веб-сайт m88k справочный веб- сайт m68k / m88k
  • Серверная технология Dolphin m88k Dolphin
  • Badabada.org об оборудовании и компьютерах m88k