Motorola MC68020
Motorola MC68020
Der Motorola MC68020 ist ein 32-Bit-Mikroprozessor, der 1984 von Motorola eingeführt wurde. Er stellte eine bedeutende Weiterentwicklung der 68000er-Familie dar und war der erste Prozessor dieser Reihe mit vollständig 32-Bit-breiten Daten- und Adressbussen. Mit etwa 190.000 Transistoren bot er eine erhebliche Leistungssteigerung gegenüber seinen Vorgängern.
In der Entwicklungsgeschichte des MC68020 legte Motorola besonderen Wert auf die Verbesserung der Rechenleistung und die Erweiterung der Funktionalitäten. Der Prozessor verfügte über eine 32-Bit-Arithmetisch-Logische Einheit (ALU) und unterstützte eine Vielzahl neuer Befehle und Adressierungsmodi. Eine bemerkenswerte Neuerung war der dreistufige Befehlspipeline, der die Verarbeitungseffizienz steigerte. Zudem besaß der MC68020 einen 256-Byte-Instruktionscache, der den Zugriff auf häufig verwendete Befehle beschleunigte.
Der MC68020 ist in einer Vielzahl von High-End-Computersystemen eingesetzt worden, darunter der Apple Macintosh II und verschiedenen Workstations von Sun Microsystems. Seine Leistungsfähigkeit und Flexibilität machten ihn zu einer bevorzugten Wahl für Entwickler, die anspruchsvolle Anwendungen realisieren wollten. Seine Architektur ermöglichte eine einfache Skalierbarkeit, was ihn für verschiedene Marktsegmente attraktiv machte. Die Einführung des Nachfolgers, des MC68030, im Jahr 1987 führte jedoch dazu, dass der MC68020 allmählich aus vielen Anwendungen verdrängt wurde.
In Bezug auf die Funktionsweise führte der MC68020 erweiterte Befehle für die Multiplikation und Division ein, die größere Operanden und Ergebnisse unterstützten. Zudem ermöglichte er die Manipulation von Bitfeldern und bot erweiterte Adressierungsmodi, einschließlich skalierter Indizierung und zusätzlicher Indirektionsebenen. Diese Verbesserungen erhöhten die Flexibilität und Effizienz bei der Programmierung.
Der MC68020 unterstützte auch die Integration von Koprozessoren, wie den Gleitkommaeinheiten MC68881 oder MC68882 und der Speicherverwaltungseinheit MC68851. Diese Koprozessoren erweiterten die Fähigkeiten des Systems erheblich, insbesondere in wissenschaftlichen und technischen Anwendungen.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem MC68020 und dem MC68EC020 besteht in der Adressbusbreite. Während der MC68020 über einen 32-Bit-Adressbus verfügt und somit 4 GB Speicher adressieren kann, besitzt der MC68EC020 einen 24-Bit-Adressbus, der auf 16 MB Speicher begrenzt ist. Diese Reduzierung machte den MC68EC020 kostengünstiger und energieeffizienter, was ihn für Embedded-Systeme attraktiv machte.
Im Vergleich zu seinen zeitgenössischen Konkurrenten, wie dem Intel 80386, bot der MC68020 eine elegante und leistungsfähige Architektur. Seine orthogonale Befehlssatzarchitektur und die Vielzahl der Adressierungsmodi wurden von Entwicklern geschätzt. Allerdings war der Intel 80386 in Bezug auf die Verbreitung erfolgreicher, insbesondere im aufstrebenden IBM-PC-kompatiblen Markt, was teilweise auf die starke Marktposition von Intel und die breite Unterstützung durch Softwareanbieter zurückzuführen war.
Heute findet der MC68020 noch Anwendung in bestimmten Embedded-Systemen und als Lernplattform in der Ausbildung. Seine klare und gut dokumentierte Architektur macht ihn weiterhin zu einem wertvollen Werkzeug für das Verständnis von Mikroprozessor-Design und -Programmierung.
Zusammenfassend war der Motorola MC68020 ein bedeutender Schritt in der Entwicklung von Mikroprozessoren. Seine Einführung markierte den Übergang zu echten 32-Bit-Architekturen in der 68000er-Familie und legte den Grundstein für nachfolgende Entwicklungen in der Mikroelektronik.