Моторола 68881

Регистры серии Motorola 68881/68882
	Регистры с плавающей запятой
	Регистр управления
	Регистр состояния
	Регистр адреса инструкции

Motorola 68881 и Motorola 68882 — это блоки с плавающей запятой (FPU), используемые в некоторых компьютерных системах вместе с 32-разрядными микропроцессорами Motorola 68020 или 68030 . Эти сопроцессоры представляют собой внешние микросхемы, разработанные до того, как математика с плавающей запятой стала стандартом для процессоров. Motorola 68881 был представлен в 1984 году. ^[1] 68882 — это более производительная версия, выпущенная позже.

Обзор

Процессоры 68020 и 68030 были разработаны с учетом отдельного чипа 68881. Их наборы команд зарезервировали инструкции «F-линии» — то есть все коды операций , начинающиеся с шестнадцатеричной цифры «F», могли либо быть перенаправлены на внешний сопроцессор, либо использоваться как «ловушки», которые вызывали бы исключение , передавая управление компьютера операционная система . Если FPU отсутствует в системе, ОС либо вызовет эмулятор FPU для выполнения эквивалента инструкции с использованием целочисленного программного кода 68020, вернет программе ошибку, завершит работу программы, либо выйдет из строя и потребует перезагрузки.

Архитектура

68881 имеет восемь 80-битных регистров данных (64-битная мантисса плюс знаковый бит и 15-битная показатель степени со знаком). ^[2] Он поддерживает семь различных режимов числового представления, включая плавающую запятую одинарной точности, плавающую запятую двойной точности, плавающую запятую расширенной точности, целые числа в виде 8-, 16- и 32-битных величин и десятичный двоично-десятичный формат с плавающей запятой. . Двоичные форматы с плавающей запятой определены стандартом IEEE 754 для чисел с плавающей запятой. Он был разработан специально для вычислений с плавающей запятой и не является процессором общего назначения. Например, когда инструкция требует каких-либо вычислений адреса, основной процессор обрабатывает их до того, как 68881 возьмет на себя управление.

Пара CPU/FPU спроектирована таким образом, что оба могут работать одновременно. Когда ЦП встречает инструкцию 68881, он передает FPU все операнды, необходимые для этой инструкции, а затем FPU освобождает ЦП для продолжения выполнения следующей инструкции.

68882

68882 — это улучшенная версия 68881 с улучшенной конвейерной обработкой и, в конечном итоге, доступная на более высоких тактовых частотах . ^[3]^[4] Его набор команд точно такой же. В некоторых маркетинговых публикациях Motorola утверждала, что она выполняет некоторые инструкции на 40% быстрее, чем 68881 при той же тактовой частоте, хотя это не отражает типичную производительность, о чем свидетельствует более скромное улучшение в таблице ниже. 68882 совместим по выводам с 68881 и может использоваться в качестве прямой замены в большинстве систем. Самая важная программная несовместимость заключается в том, что 68882 использует больший кадр состояния FSAVE, что влияет на UNIX и другие операционные системы с вытесняющей многозадачностью, которые пришлось модифицировать, чтобы выделить для него больше места.

Использование

68881 или 68882 использовались в рабочих станциях Sun Microsystems Sun-3 , рабочих станциях IBM RT PC , Apple Computer Macintosh II семействе , NeXT Computer , Sharp X68000 , Amiga 3000 , Convergent Technologies MightyFrame, Atari Mega STE , TT и Falcon . Некоторый ^{[ который? ]} В продуктах Amiga и Atari сторонних производителей 68881 или 68882 использовались в качестве периферийного устройства с отображением памяти для 68000 .

Версии

68881

155 000 транзисторов на кристалле
Версия 12 МГц
Версия 16 МГц работала со скоростью 160 тыс. FLOPS.
Версия 20 МГц работала со скоростью 192 кфлопс.
Версия 25 МГц работала со скоростью 240 кфлопс.

68882

176 000 транзисторов на кристалле
Версия 25 МГц работала со скоростью 264 кфлопс.
Версия на 33 МГц работала со скоростью 352 кфлопс.
Версия на 40 МГц работала со скоростью 422 кфлопс.
Версия 50 МГц работала со скоростью 528 кфлопс.

Эта статистика взята из FAQ по comp.sys.m68k. ^[3] Для 68882 с частотой 16 МГц и 20 МГц статистика не указана, хотя эти чипы действительно производились.

Наследие

Начиная с Motorola 68040 , поддержка операций с плавающей запятой была включена в сам процессор.

Ссылки

^ Стерлинг, Томас; Андерсон, Мэтью; Бродович, Мацей (2017). Высокопроизводительные вычисления: современные системы и практики . Морган Кауфманн. п. 459. ИСБН 978-0-12-420158-3 .
^ Техническое описание MC68881 HCMOS-сопроцессор с плавающей запятой (PDF) , Справочное руководство по семейству MC68000, Motorola
^ Jump up to: ^а ^б Мальчики, Роберт (6 января 1996 г.). «Часто задаваемые вопросы (FAQ) comp.sys.m68k» . faqs.org . Проверено 23 июня 2023 г.
^ Техническое описание MC68882 HCMOS-сопроцессор с плавающей запятой (PDF) , Справочное руководство по семейству MC68000, Motorola

Примечания

freescale.com - Справочное руководство программиста семейства Motorola MC68000

[1] Стерлинг, Томас; Андерсон, Мэтью; Бродович, Мацей (2017). Высокопроизводительные вычисления: современные системы и практики . Морган Кауфманн. п. 459. ИСБН 978-0-12-420158-3 .

[2] Техническое описание MC68881 HCMOS-сопроцессор с плавающей запятой (PDF) , Справочное руководство по семейству MC68000, Motorola

[faq-3] Jump up to: ^а ^б Мальчики, Роберт (6 января 1996 г.). «Часто задаваемые вопросы (FAQ) comp.sys.m68k» . faqs.org . Проверено 23 июня 2023 г.

[4] Техническое описание MC68882 HCMOS-сопроцессор с плавающей запятой (PDF) , Справочное руководство по семейству MC68000, Motorola

[1]

[2]

[3]

[4]