モトローラ 68881

Motorola 68881とMotorola 68882 は、Motorola の 32 ビット68020または68030マイクロプロセッサと組み合わせて一部のコンピュータ システムで使用される浮動小数点ユニット(FPU)です。これらのコプロセッサは外部チップであり、浮動小数点演算が CPU で標準になる前に設計されました。Motorola 68881 は 1984 年に導入されました。^[1] 68882 は後に製造されたより高性能なバージョンです。

68020 および 68030 CPU は、独立した 68881 チップを念頭に置いて設計されました。これらの命令セットは、「F ライン」命令を予約しました。つまり、16 進数の「F」で始まるすべてのオペコードは、外部コプロセッサに転送するか、例外をスローしてコンピューターのオペレーティング システムに制御を渡す「トラップ」として使用できます。システムに FPU が存在しない場合、OS は FPUエミュレータを呼び出して、68020 整数ベースのソフトウェア コードを使用して命令の同等のものを実行するか、プログラムにエラーを返すか、プログラムを終了するか、クラッシュして再起動が必要になります。

68881 には 8 つの 80 ビット データ レジスタ (64 ビット仮数部と符号ビット、および 15 ビット符号付き指数) があります。^[2]単精度浮動小数点、倍精度浮動小数点、拡張精度浮動小数点、8 ビット、16 ビット、32 ビットの整数、浮動小数点の 2 進化 10 進数形式など、7 つの異なる数値表現モードが可能です。2 進化浮動小数点形式は、IEEE 754浮動小数点標準で定義されています。これは浮動小数点演算専用に設計されたもので、汎用 CPU ではありません。たとえば、命令でアドレス計算が必要な場合、68881 が制御する前にメイン CPU がそれを処理します。

CPU/FPU ペアは、両方が同時に実行できるように設計されています。CPU が 68881 命令に遭遇すると、その命令に必要なすべてのオペランドが FPU に渡され、その後 FPU は CPU を解放して次の命令を実行させます。

68882は68881の改良版で、パイプラインが改善され、最終的にはより高いクロック速度で利用可能になりました。^{[3] [4]}命令セットはまったく同じです。モトローラはマーケティング資料で、一部の命令を同じクロック速度で68881よりも40%高速に実行すると主張しましたが、これは一般的なパフォーマンスを反映したものではなく、下の表のより控えめな改善が示されています。 68882は68881とピン互換であり、ほとんどのシステムで直接交換できます。最も重要なソフトウェアの非互換性は、68882がより大きなFSAVE状態フレームを使用することです。これは、より多くのスペースを割り当てるように変更する必要があった UNIXやその他のプリエンプティブマルチタスクOSに影響します。

68881 または 68882 は、サン・マイクロシステムズの Sun-3ワークステーション、IBM RT PCワークステーション、Apple Computer Macintosh IIファミリー、NeXT Computer、Sharp X68000、Amiga 3000、Convergent Technologies MightyFrame、Atari Mega STE、TT、およびFalconで使用され^ました。一部の^{サードパーティの Amiga および Atari 製品では、68881 または 68882 を}68000のメモリマップされた周辺機器として使用していました。

• オンチップトランジスタ155,000個
• 12MHzバージョン
• 16MHzバージョンは160kFLOPSで動作した
• 20MHzバージョンは192kFLOPSで動作した
• 25MHzバージョンは240kFLOPSで動作した

• オンチップトランジスタ176,000個
• 25 MHzバージョンは264 kFLOPSで動作した
• 33 MHzバージョンは352 kFLOPSで動作した
• 40 MHzバージョンは422 kFLOPSで動作した
• 50 MHzバージョンは528 kFLOPSで動作した

これらの統計はcomp.sys.m68k FAQから得たものです。^[3] 16MHzおよび20MHzの68882チップは実際に製造されましたが、統計は記載されていません。

Motorola 68040以降、浮動小数点サポートは CPU 自体に組み込まれました。

注記

• freescale.com - Motorola MC68000 ファミリ プログラマーズ リファレンス マニュアル