モトローラ 68060

モトローラ MC68060RC50 のダイショット
一般情報
発売	1994年4月
デザイン：	モトローラ
パフォーマンス
最大CPU クロックレート	50MHz～75MHz、オーバークロックで最大133MHzまで[1] [2]、適切な冷却で150MHzまで[3]
アーキテクチャと分類
応用	デスクトップコンピュータと組み込みシステム
命令セット	モトローラ 68000 シリーズ
製品、モデル、バリエーション
変異体	68LC060 および 68EC060
歴史
前任者	モトローラ 68040
後継者	PowerPC、モトローラ ColdFire

モトローラ68060（「68060」）は、1994年4月にモトローラから発売された32ビット マイクロプロセッサです。 ^[4]モトローラ68040の後継機であり、 68000シリーズの中で最も高性能な製品です。68LC060と68EC060の2つの派生製品が製造されました。

FPUなしのLC（低コスト）バージョン^[5]と、MMUとFPUなしのEC（組み込みコントローラ）バージョンがあります。68060の設計は、Joe Circelloが主導しました。

68060 は、ほとんどのアーキテクチャ機能をP5 Pentiumと共有しています。どちらも非常によく似たスーパースカラ インオーダーデュアル命令パイプライン構成^[4]と、実行前に複雑な命令をより単純なものに分解する命令デコーダを備えており、公式には「命令コンバータによって発行された固定形式の命令を実行する 2 つの 4 ステージ RISC エンジン」と説明されています。^[6]ただし、68060 FPU はパイプライン化されていないため、浮動小数点アプリケーションでは Pentium よりも最大 3 倍遅くなるという大きな違いがあります。それとは対照的に、整数乗算とビットシフト命令は 68060 の方が大幅に高速です。68060 は、アドレス生成ユニット(AGU) で単純な命令を実行し、 ALU の2 サイクル前に結果を提供する機能を備えています。68060 の開発では、大量の商用コンパイル済みコードが分析され、どの命令がパフォーマンスの最適化に最適な候補であるかの手がかりが求められました。

Pentium と比較すると、68060 は混合コードでより優れたパフォーマンスを発揮します。Pentium のデコーダーはあらゆる機会に FP 命令を発行できないため、FPU は ALU のようにスーパースカラーではありません。68060 の非パイプライン FPU が命令を受け入れることができる場合、デコーダーによって命令を発行できます。これは、68060 の最適化が容易であることを意味します。よく理解されている命令のレイテンシ以外に、プログラマーにとって都合の良いときにいつでも FP 命令を発行することを妨げるルールはありません。ただし、適切に最適化されスケジュールされたコードでは、Pentium の FPU は 68060 の FPU のクロック スループットの 2 倍のクロックを実現できます。

68060 は、68000 ファミリーの汎用的な使用を目的とした最後の開発であり、PowerPCチップに取って代わられて放棄されました。68060 は、一部の最新モデルのAmigaマシンと Amiga アクセラレータ カード、一部のAtari STクローンとFalconアクセラレータ ボード (CT60/CT63/CT60e、後者は 2015 年に作成)、およびx86 に移行する前のAlpha Microsystemsマルチユーザー コンピュータの非常に後期モデルで使用されましたが、 68060 が利用可能になった頃には、 Apple Inc.とUnix の世界はさまざまなRISCプラットフォームに移行していました。 Appleは68060が発売される前から、IBMとモトローラが開発したPowerPCの採用を発表していた。^[7] 68040やその他のデバイスの低電力版の導入に際し、モトローラはAppleが自社の製品ラインナップに68060ベースの製品のためのスペースを残し、RISCへの移行に問題が生じた場合に備えた「高性能なヘッジ」を同社に提供するのではないかと予想したが、その状況は実現しなかった。^[8]

68060 は、モトローラの 0.6 μm 製造プロセスで 50 MHz で導入されました。数年後、0.42 μm に縮小され、クロック速度は 66 MHz と 75 MHz に上がりました。一部のユーザーは、rev6. 68060 CPU (マスク: 71E41J) を 120 MHz または 133 MHz までオーバークロックすることに成功しました。^{[1] [9]}モトローラは、68060の初期クロックレートが50MHzのとき、25MHzの68040の約3.5倍の性能を予測し、「約77MIPS」と表現したが、^[7]後に、68040の2倍の周波数で動作する68060では68040の3倍の性能になるとの主張を修正した。^[6]コモドール・アミガのアクセラレータカードに搭載された50MHzの68060のベンチマークでは、Dhrystone 2.1ベンチマーク結果が約80,000 Dhrystones/秒を示し、これはSun SPARCstation 10ワークステーションとほぼ同等であった。^[10]

組み込みシステム向けの基本コアの開発は継続しています。ここでは、設計の全体的な複雑さと電力要件を軽減するために、いくつかの周辺インターフェイスが組み合わされています。それぞれ異なるインターフェイス セットを備えたいくつかのチップが、ColdFireおよびDragonBallという名前で販売されています。

最後から2番目の数字が偶数であるモデル番号（68000、680 2 0、680 4 0、680 6 0）は、680x0コアアーキテクチャのメジャーリビジョン用に予約されています。最後から2番目の数字が奇数であるモデル番号（680 1 0、680 3 0）は、以前のチップのアーキテクチャのアップグレード用に予約されています。モトローラは68050を製造しませんでした。^[4]

たとえば、Motorola 68010 (およびあまり知られていない68012 ) は、ループ命令が改善され、ページ フォールトが発生した場合に命令を一時停止してから再開する機能が追加され、適切な MMU ハードウェアで仮想メモリを使用できるようになりました。ただし、コアアーキテクチャの大幅なオーバーホールはありませんでした。同様に、Motorola 68030 は、MMU と小さなデータ キャッシュ(256 バイト) をオンチップに移動した68020のプロセス改善を表しています。68030 は、最大 50 MHz の速度定格でリリースされました。

しかし、68000/68010 から 68020/68030 への移行は、無数の個別の変更を伴う大規模なオーバーホールを表しています。

68060 が生産される頃には、モトローラは 68000 ファミリーの開発を中止し、代わりにPowerPC を採用していました。68060 は、モトローラの最後の 68000 ファミリー プロセッサです。

Signetics (Philips) は、68000 ベースの派生型を製造し、やや紛らわしい名前の68070と名付けました。このプロセッサには、わずかに改良された 68000 CPU、シンプルなオンチップ MMU、およびI²Cバス コントローラが搭載されています。68060 よりかなり前に登場し、主にCD-iコンソールなどの一部の民生用電子機器に組み込まれたプロセッサとして使用されました。

Chyronの iNFiNiT!、Max!、Maxine! シリーズのテレビ文字生成器は、 68060 をメインプロセッサとして使用しています。これらの文字生成器は、多くのアメリカのテレビネットワークの系列局で使用されていました。^[11]

デスクトップでは、68060はAmiga Technologies社が製造したAmiga 4000Tのいくつかの派生型で使用されており、 ^{[12]他のAmigaモデル用のサードパーティアップグレードとしても利用可能である。また、Amigaクローンの}DraCo非線形ビデオシステムでも使用されている。 ^[13]

Q60は、シンクレアQLの設計を、最も遅いスタートから68Kアーキテクチャの能力の最高速度まで同様に拡張しました。これらの68060ベースのマザーボード^[14]は、フル68060の場合は66MHz、FPUなしの68LC060オプションの場合は80MHzにオーバークロックされ、同じオペレーティングシステムを実行している場合、シンクレアQLよりも100倍以上高速です。^{[15] [16] [17]}

68060 はNortel Meridian 1 Option 51、61、81 の大規模オフィスPBXシステムで使用され、CP3 および CP4 コア プロセッサ ボードに電力を供給しました。68060 を搭載したこれらのボードを 2 つ使用することで、PBX をフォールト トレラントにすることができます。以前の Meridian 1 コアでは他の Motorola チップが使用されていたため、これは論理的なアプリケーションでした。Nortel は後にアーキテクチャを変更し、Intel プロセッサを使用しました。 ^[18]

Motorola Vanguard 6560 マルチプロトコル ルーターは、50 MHz 68EC060 プロセッサを使用します。

Motorola MVME -17x および Force Computer SYS68K VMEbusシステムは 68060 CPU を使用します。

Alpha Microsystems AM-6000、AM-6060、AM-7000は68060を使用しています。^{[19] Motorolaが新しいプロセッサの開発を中止した後、Alpha Microsystemsは}x86に移行しました。

68EC060 は、Motorola 68060 マイクロプロセッサの組み込みコントローラ (EC) 向けバージョンです。68060 と異なる点は、FPU も MMU も搭載されていないことです。そのため、価格が安く、消費電力も少なくなっています。

68LC060 は、FPU のない Motorola 68060 マイクロプロセッサの低価格バージョンです。これにより、コストが下がり、消費電力も少なくなります。

ATC = アドレス変換キャッシュ

• M68060 ユーザーズ マニュアル(PDF) . Motorola. 1994. M68060UM/AD.