Motorola 88000 - Motorola 88000

M88000
Návrhář Motorola
Bity 32-bit
Představený 1988
Design RISC
Typ Registrovat-Registrovat
Kódování Pevný
Větvení Porovnávat a větvit
Endianness Bi
Rozšíření Grafické pokyny (pouze 88110)
Otevřeno Ne
Registry
Obecný účel 32 32-bit
Plovoucí bod 32 80bitových (pouze 88110)

88000 ( m88k v krátkosti) je RISC architektury sad instrukcí (ISA), vyvinutý společností Motorola v roce 1980. Model MC88100 přišel na trh v roce 1988, asi dva roky po konkurenčních SPARC a MIPS . Vzhledem k pozdní start a rozsáhlé zpoždění uvolňování druhé generace MC88110 je m88k dosáhla velmi omezený úspěch ven z MVME platformu a vložené prostředí regulátoru. Když se Motorola v roce 1991 připojila k alianci AIM, aby vyvinula PowerPC , další vývoj 88000 skončil.

Dějiny

Pozadí

Motorola vstoupila do 80. let v pozici silné; jejich nedávno představená Motorola 68000 snadno překonala jakýkoli jiný mikroprocesor na trhu a jeho 32bitová architektura byla přirozeně vhodná pro rozvíjející se trh pracovních stanic Unix . Intel se nepohyboval agresivně do 32bitového prostoru a společnosti, které to udělaly, zejména National Semiconductor , zpackaly svá vydání a nechaly Motorola kontrolu nad vším, co nebyl Intel . V té době držel Intel asi 80% celkového trhu s počítači, zatímco Motorola ovládala 90% zbytku.

Do toho přišlo na počátku 80. let 20. století představení konceptu RISC. Zpočátku v odvětví proběhla intenzivní debata, zda by koncept skutečně zlepšil výkon, nebo zda by jeho delší programy strojového jazyka ve skutečnosti zpomalily provádění prostřednictvím dalších přístupů do paměti. Celá taková debata skončila v polovině 80. let, kdy se objevily první pracovní stanice založené na RISC; nejnovější Sun-3/80 běžící na 20 MHz Motorola 68030 poskytoval přibližně 3 MIPS, zatímco první Sun-4/260 na bázi SPARC se 16 MHz SPARC poskytoval 10 MIPS. Hewlett-Packard , DEC a další velcí prodejci se všichni začali stěhovat na platformy RISC.

Tento posun na trhu měl potenciál vyřadit společnost Motorola z jedné z jejích jediných pevností a mezi její nejlukrativnější. Apple zůstal jediným velkým dodavatelem společnosti mimo prostor pracovní stanice; další uživatelé 68 000, zejména Atari a Commodore International , se zmítali na trhu, který se rychle standardizoval pro PC klon .

Přístup společnosti Motorola

RISC designy byly vědomé úsilí, aby přizpůsobily procesor typy operací volána k kompilátory na této platformě, v případě Unix, v C programovací jazyk . Klíčový projekt IBM 801 poznamenal, že kompilátoři obecně nepoužívali drtivou většinu pokynů, které měli k dispozici, a místo toho použili nejjednodušší verzi pokynů, často proto, že prováděli nejrychleji. Odstranění těchto nepoužitých pokynů z CPU uvolnilo značný prostor na čipu. To poskytlo prostor pro zvýšení počtu registrů procesorů , což mělo mnohem větší dopad na výkon než speciální instrukce. Z tohoto důvodu lze říci, že koncept RISC je poháněn skutečným designem překladačů.

Naproti tomu se Motorola rozhodla tento přístup ignorovat a navrhla zcela nový koncept, který není založen na designu kompilátoru. Myšlenka byla, že by se nepokusili konkurovat stále rostoucímu seznamu podobných návrhů RISC na trhu, ale místo toho by vyráběli nejvýkonnější procesor na světě. Za tímto účelem si pořídili poznámky o designu z jednoho z nejrychlejších počítačů své doby, superpočítače CDC Cyber , a to zejména pomocí konceptu srovnávacího přehledu , který byl používán jako ve strojích CDC jako pomoc při expedici instrukcí, ale také jako způsob, jak zlepšit výkon volání podprogramu .

Další vlastností nového designu byla jeho integrovaná podpora pro specializované koprocesory. Kromě interních příkazů podporovaných po vybalení z krabice vyčlenil řadu bloků 256 instrukcí, které mohly být použity koprocesory. To bylo zaměřeno na designéry, kteří chtěli přizpůsobit systém; bylo možné přidat nové funkční jednotky, aniž by to ovlivnilo stávající architekturu instrukční sady , čímž se zajistí softwarová kompatibilita pro hlavní funkčnost.

Uvolnění

V roce 1987 bylo všeobecně známo, že Motorola navrhuje vlastní procesor RISC. Počítačovým průmyslem označovaný jako „78000“, pocta dřívějším 68000, se po vydání v dubnu 1988 stal 88000.

Jako vedlejší efekt složitosti designu se CPU nevejde na jediný čip. Model 68030 vydaný o rok dříve měl 273 000 tranzistorů, včetně aritmetické logické jednotky (ALU) a jednotky pro správu paměti (MMU) na jednom čipu, s volitelnou jednotkou s plovoucí desetinnou čárkou (FPU) jako samostatným čipem. Naproti tomu model 88000 zabalil ALU a FPU společně na 750 000 tranzistorů MC88100 a jednotku správy paměti (MMU) a statickou mezipaměť RAM 16 kB v 750 000 tranzistorech MC88200. Na rozdíl od modelu 68030, kde byl FPU skutečně volitelný, nebylo možné postavit praktický systém 88000 bez MC88200. Systémy by mohly zahrnovat více než jeden MC88200, produkující větší mezipaměti a umožňující více cest do hlavní paměti pro lepší výkon.

Mířil na špičkovou část trhu a po vydání se tvrdilo, že je to nejrychlejší 32bitový procesor na světě. Běžící na 20 MHz dosáhl 34 000 Dhrystonů nebo 17  VUPS , ve srovnání s přibližně 12 MIPS pro 12,5 MHz SPARC stejného ročníku v SPARCstation . Byl také k dispozici jako část 25 MHz při 21 MIPS, 48 387 Dhrystones.

V té době společnost Motorola uvedla na trh 88000 výhradně na špičkových trzích, včetně „telekomunikační umělé inteligence, grafiky, trojrozměrné animace, simulace, paralelního zpracování a superpočítačů“, zatímco navrhovali, aby existující 68k série byla i nadále používané na trhu pracovních stanic. Místo toho většina potenciálních zákazníků 88000 ignorovala a systém viděl jen malé využití.

Znovu uvolnit

Vzhledem k tomu, že původní vydání téměř nemělo uplatnění mimo vlastní produkty společnosti Motorola a tito tradiční zákazníci začali přecházet na jiné designy RISC, společnost znovu uvedla design ve formě jednoho čipu, MC88110. Na konci 80. let několik společností aktivně zkoumalo řadu 88000 pro budoucí použití, včetně NeXT , Apple Computer a Apollo Computer , ale všechny se vzdaly designu v době, kdy byl 88110 konečně k dispozici v roce 1990.

Došlo k pokusu o popularizaci systému skupinou 88open , podobně jako se to pokoušelo Sun Microsystems se svým designem SPARC . Zdá se, že selhal v jakémkoli praktickém smyslu.

Opuštění

Na počátku 90. let se Motorola připojila k úsilí AIM o vytvoření nové architektury RISC založené na architektuře IBM POWER . Zapracovali několik funkcí 88000 do nové architektury PowerPC, aby nabídli své zákaznické základně nějaký způsob upgradu. V tomto okamžiku bylo 88 000 co nejdříve vyhozeno.

Architektura

Stejně jako 68000 před ním byla i 88000 považována za velmi „čistý“ design. Jednalo se o čistou 32bitovou architekturu načítání / ukládání pomocí samostatných instrukčních a datových mezipamětí ( architektura Harvard ) a samostatných datových a adresových sběrnic. Měl malou, ale výkonnou sadu příkazů a stejně jako všechny procesory Motorola nepoužíval segmentaci paměti.

Hlavní architektonickou chybou bylo, že jak celočíselné instrukce, tak instrukce s plovoucí desetinnou čárkou používaly stejný soubor registru . To vyžadovalo, aby jediný soubor registru měl dostatek portů pro čtení a zápis, aby podporoval jak celočíselnou prováděcí jednotku, tak jednotku s plovoucí desetinnou čárkou. Připojení pro každý port je další kapacitní zátěží, která musí být poháněna buňkou paměti registru. Díky tomu bylo obtížnější vytvářet vysokofrekvenční superskalární implementace.

Implementace

CPU Motorola 88100 RISC

První implementací 88000 ISA byl mikroprocesor MC88100 , který zahrnoval integrovaný FPU . S tím byl spojen MC88200 MMU a řadič mezipaměti . Myšlenkou tohoto rozdělení povinností bylo umožnit snadnější budování víceprocesorových systémů; jeden MC88200 může podporovat až čtyři MC88100. To však také znamenalo, že vybudování nejzákladnějšího systému s jediným procesorem vyžadovalo oba čipy a značné propojení mezi nimi, což zvýšilo náklady. To byl pravděpodobně další hlavní důvod omezeného úspěchu modelu 88000.

CPU Motorola 88110 RISC

To bylo později řešeno superskalární MC88110 , který spojil mezipaměť CPU, FPU, MMU a L1 do jednoho balíčku. Další modifikace, provedená na popud projektu * T společnosti MIT , vyústila v MC88110MP, včetně komunikace na čipu pro použití ve víceprocesorových systémech. Verze schopná rychlostí až 100 MHz byla plánována jako MC88120, ale nikdy nebyla postavena.

Implementace pro vestavěné aplikace, MC88300, byla ve vývoji na počátku 90. let, ale nakonec byla zrušena. Ford Motor Company plánoval použít čipy, a tak jim byl jako náhrada nabídnut design PowerPC, který přijali.

Produkty a aplikace

MVME-197LE

Společnost Motorola uvedla na trh řadu jednodeskových počítačů známých jako série MVME pro budování „out of the box“ systémů založených na 88000, stejně jako stohovatelné počítače Series 900 využívající tyto desky MVME. Na rozdíl od věžových nebo stojanových systémů seděla řada 900 na sobě a navzájem se propojovala kabeláží podobnou sběrnici. Koncept se nikdy neuchytil.

Hlavní uživatelé třetích stran byli omezeni. Jediné široké použití by bylo v řadě Data General AViiON . Ty byly docela populární a dnes zůstávají omezené. U pozdějších modelů se DG přesunulo na Intel. Společnost Encore Computer postavila svůj stroj Encore-91 na modelu m88k, poté představila zcela pozemní redesign jako řada Infinity 90, ale není jasné, kolik z těchto strojů bylo prodáno. Encore se přesunul k Alfa .

Společnost GEC Computers použila model MC88100 k sestavení počítače GEC 4310, jednoho z počítačů řady GEC 4000 , ale problémy se správou paměti znamenaly, že nefungoval tak dobře jako jejich dřívější brány založené na poli polí a počítače řady GEC 4000 založené na Am2900 . Model BBN Butterfly TC-2000 používal procesor MC88100 a byl upraven na 512 procesorů. Společnost Linotype-Hell použila model 88110 na svých pracovních stanicích „Power“ se spuštěným editorem rastrové grafiky DaVinci pro manipulaci s obrázky.

MC88110 z nich pronikl do některých verzích nikdy propuštěn NeXT stroji, na NeXT RISC Workstation , ale projekt byl zrušen spolu se všemi hardwarovými projektů příště v roce 1993. 4 procesory OMRON LUNA-88k stroje z Japonska používala m88k, a byli krátce použito na projektu Mach kernel na Carnegie Mellon University . Na počátku 90. let Northern Telecom používal MC88100 a MC88110 jako centrální procesor ve své telefonní řadě DMS SuperNode.

Většina ostatních uživatelů byla mnohem menší. Alpha Microsystems původně plánoval přechod na 88K architekturu z Motorola 68000 a interně vytvořil kolem něj stroj se systémem UNIX System V , ale později byl vyřazen ve prospěch pozdějších 68K derivátů. NCD používalo 88100 (bez 88200) ve svých 88K X-terminálech . Dolphin Server, odštěpení od umírajících serverů Norsk Data postavených na 88k. V letech 1988-1992 bylo odesláno přibližně 100 systémů.

Virtualizace použila MC88110 v arkádovém stroji pro virtuální realitu SU2000 jako grafický procesor s jedním MC88110 na obrazovku každé náhlavní soupravy pro virtuální realitu .

Ve vestavěném počítačovém prostoru používal „tříkanálový počítač VMS“ ve F-15 S / MTD tři 88000 v trojnásobně redundantním počítači.

Podpora operačního systému

Společnost Motorola vydala vlastní derivát systému UNIX System V , System V / 88, pro své systémy založené na 88000. Byly tam dvě hlavní vydání: Release 3.2 verze 3 a Release 4.0 verze 3. Data General Systémy AViiON provozovaly DG / UX . Porty OpenBSD existují pro systémy MVME, pracovní stanice LUNA-88K a systémy Data General AViiON. Pro systémy MVME existuje alespoň jeden neoficiální experimentální port NetBSD .

Poznámky

Reference

Citace

Bibliografie

externí odkazy