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 モトローラ MC6800 マイクロプロセッサ | |
| 一般情報 | |
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| 発売 | 1974年 |
| 共通メーカー | |
| パフォーマンス | |
| 最大CPU クロックレート | 1MHz～2MHz |
| データ幅 | 8ビット |
| アドレス幅 | 16ビット |
| アーキテクチャと分類 | |
| 命令セット | 6800 |
| 命令数 | 72 |
| 物理的仕様 | |
| トランジスタ |
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| パッケージ |
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| 歴史 | |
| 後継者 | |
6800 （「6800」）は、1974年にモトローラが設計し、初めて製造した8ビットのマイクロプロセッサです。MC6800マイクロプロセッサは、シリアルおよびパラレルインターフェイスIC、RAM、ROM 、およびその他のサポートチップも含まれていたM6800マイクロコンピュータシステム（後に68xx [1]と呼ばれる）の一部でした。重要な設計上の特徴は、他のほとんどのマイクロプロセッサが3つの電圧を必要とした当時、M6800ファミリのICは単一の5ボルト電源しか必要としなかったことです。M6800マイクロコンピュータシステムは1974年3月に発表され、その年の終わりまでにフル生産されました。[2] [3]
6800には16ビットのアドレスバスがあり、直接アクセスすることができます。64 KBのメモリと8ビットの双方向データバス。72の命令と7つのアドレッシングモードがあり、合計197のオペコードがあります。オリジナルのMC6800のクロック周波数は最大1 MHz。後のバージョンでは最大クロック周波数は2MHz。[4] [5]
IC に加えて、モトローラは完全なアセンブリ言語 開発システムも提供しました。顧客はリモートのタイムシェアコンピュータまたは社内のミニコンピュータシステムでソフトウェアを使用できました。モトローラ EXORciser は、 M6800 IC を搭載したデスクトップ コンピュータで、新しい設計の試作とデバッグに使用できました。拡張ドキュメント パッケージには、すべての IC のデータシート、2 つのアセンブリ言語プログラミング マニュアル、および 6800 を中心にPOS端末 (コンピュータ化されたキャッシュ レジスタ)を設計する方法を示した 700 ページのアプリケーション マニュアルが含まれていました。[6]
6800は、コンピュータ周辺機器、試験装置アプリケーション、POS端末で人気がありました。また、アーケードゲーム[7]やピンボールマシン[8]にも使用されました。 1977年に発表されたMC6802には、128バイトのRAMと内部クロック発振器がチップ上に含まれていました。MC6801とMC6805は、RAM、ROM、I/Oを1つのチップに搭載し、自動車アプリケーションで人気がありました。一部のMC6805モデルには、シリアル周辺機器インターフェイス（SPI）が統合されていました。[9] Motorola 6809は、更新された互換性のある設計でした。
歴史
モトローラの半導体の歴史
ガルビン・マニュファクチャリング・コーポレーションは1928年に設立され、1947年に社名がモトローラに変更されました。同社は1955年にアリゾナ州フェニックスに150万ドルをかけて建設した新しい工場でトランジスタの商業生産を開始しました。 [10]
1960年代半ばまでに、モトローラはレスター・ホーガンの指揮の下、半導体部門を拡大した。モトローラのトランジスタと集積回路は、通信、軍事、自動車、消費者向け製品に社内で使用され、他の企業にも販売された。1968年、ロバート・ノイスはフェアチャイルドセミコンダクターを離れ、インテルを設立し、フェアチャイルドはホーガンを新CEOとして採用した。モトローラの他の8人の従業員も彼とともに移り、「ホーガンの英雄」として知られるようになった。結果として生じた混乱は長続きせず、会社はこの時期を通じて成長を続けた。[11]
1973年までに半導体製品部門（SPD）の売上高は4億1900万ドルに達し、テキサス・インスツルメンツに次ぐ第2位の半導体企業となった。[12]
5065
1970年代初頭までに、フェアチャイルドや当時まだ新しかったインテルを含む半導体業界の大手企業のほとんどがマイクロプロセッサの導入を計画していることは明らかだった。インテルは、後にインテル4004となる初期コンセプトの検討を開始し、営業旅行でシカゴのビクター・コンプトメーター社を訪れて潜在顧客を探した。ビクター社は、集積回路を使用した世界初の電子計算機、ビクター3900を導入していた。そこでトム・ベネットが設計を目にした。[11]
1971年、モトローラは電卓事業への参入を決定した。この事業を率いる人材を探していた同社は、ビクターからベネットを雇い入れた。入社後まもなく、オリベッティはモトローラを訪れ、一連のプログラム可能な電卓に使用する予定のマイクロプロセッサの設計概要を伝えた。モトローラは設計を完成させ、フェニックスのPMOSラインで生産することに同意した。[11]
設計は最終的にうまく完了したが、彼らの工場ではチップを生産することができないことが判明した。生産ラインの問題は、同様の失敗が何度も発生して明らかになっていた。また、競争力のあるメモリデバイスやその他の設計も製造できないことが判明した。契約を維持するために、モトローラは競合他社のモステクに設計のライセンスを供与したが、モステクは電卓市場以外でのみ販売するという条件を付けた。モステクはその後、この設計をモステク 5065として市場に投入した。[11]
開発チーム
顧客は新しいアイデアを持って会社にアプローチし続け、これらのコンセプトは単一の柔軟なマイクロプロセッサ設計を使用して実装できることがますます明らかになりました。 1971年後半に新しい取り組みが開始されましたが、1972年初頭にマーケティング部門から、5年間で18,000台しか販売できないというレポートが返されました。納得できなかったベネットは、リンクヤングを雇ってもう一度試してもらいました。ヤングはナショナルデータコーポレーションから200,000台の潜在的な注文を持って戻ってきましたが、これは設計作業を開始するには十分すぎる量でした。[13]
チームはデザイナーのトム・ベネット、エンジニアリングディレクターのジェフ・ラヴェル、製品マーケティング担当者のリンク・ヤング、システムデザイナーのマイク・ワイルズ、ジーン・シュライバー、ダグ・パウエルで構成されていた。[14]彼らは全員、アリゾナ州メサ（グレーターフェニックス）に拠点を置いていた。プロジェクトが終了した時点で、ベネットは5つのチップに取り組んでいるチップデザイナーとレイアウト担当者を17人抱えていた。ラヴェルは15～20人のシステムエンジニアを抱え、同様の規模のアプリケーションエンジニアリンググループがもう1つあった。[13]
トム・ベネットは産業用制御のバックグラウンドを持ち、1960年代にビクター・コンプトメーターでMOS ICを使用した最初の電子計算機であるビクター3900の設計に携わっていた。[15] 1969年5月、テッド・ホフはベネットにインテル4004の初期の図面を見せ、それが計算機のニーズを満たすかどうかを検討した。ベネットは1971年にモトローラに入社し、計算機用ICの設計に携わった。すぐに彼は6800を生み出すマイクロプロセッサプロジェクトの主任設計者に任命された。 [16] 6800の設計は他の人が手柄にしている。1975年9月、EDN誌のマイクロプロセッサ編集者ロバート・H・カッシュマンは、MOSテクノロジーの新しい6502マイクロプロセッサについてチャック・ペドルにインタビューした。[17] 6800プロジェクトの後、ベネットは自動車用アプリケーションに取り組み、モトローラは自動車に使用されるマイクロプロセッサの主要サプライヤーとなった。
ジェフ・ラヴェルは1966年にモトローラに入社し、コンピュータ業界のマーケティング組織に勤務した。ラヴェルはそれ以前にコリンズ・ラジオで、小規模ECL ICで構築されたC8500コンピュータに携わっていた。1971年に彼は、ヒューレット・パッカード、ナショナル・キャッシュ・レジスター、コントロール・データ・コーポレーション（CDC）、デジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）などの既存顧客のニーズを調査するグループを率いた。彼らは顧客の製品を調査し、より低コストでより大規模な集積回路に実装できる機能を特定しようとした。調査の結果、15個のビルディング・ブロックのファミリが生まれ、それぞれが集積回路に実装可能だった。[13]これらのブロックの一部は最初のM6800リリースで実装され、その後数年間でさらに追加された。チップの設計中に6800アーキテクチャを評価するために、ラヴェルのチームは5つの10 x 10インチ（25 x 25 cm）の回路基板上に451個の小規模TTL ICを使用して同等の回路を構築した。その後、彼らはROMとMSI（中規模集積回路）ロジックデバイスを使用することで、これを1つのボード上の114個のICにまで削減しました。[18]
ジョン・ブキャナンはモトローラのメモリ設計者だったが、ベネットから6800用の電圧ダブラーの設計を依頼された。一般的なnチャネルMOS ICには、-5ボルト、+5ボルト、+12ボルトの3つの電源が必要だった。M6800ファミリーでは、+5ボルトのみを使用することになっていた。内部電圧インバータを使用すれば、-5ボルト電源を簡単に排除できたが、エンハンスメントモードロジックには10～12ボルトの電源も必要だった。これに対処するため、設計にはオンチップ電圧ダブラーが追加された。ブキャナンは、6800マイクロプロセッサの回路設計、解析、レイアウトを担当した。彼は、電圧ダブラーと6800チップレイアウトの特許を取得した。[19] [20]ロッド・オーギルは、解析と6800チップレイアウトでブキャナンを支援した。その後、Orgill は6800 とソケット互換性のある MOS Technology 6501マイクロプロセッサを設計しました。
ビル・ラティンは1969年にモトローラに入社し、彼のグループは6800の新しいMOS回路の特性評価のためのコンピュータシミュレーションツールを提供した。ラティンとフランク・ジェンキンスはカリフォルニア大学バークレー校に在籍し、 SPICE回路シミュレータの設計者であるドナルド・ペダーソンの下でコンピュータ回路シミュレータを学んだ。 [21]モトローラのシミュレータであるMTIMEは、ジェンキンスがバークレーで開発したTIME回路シミュレータの改良版であった。グループは1973年に「コンピュータ実装のためのMOSデバイスモデリング」という技術論文を発表し、1MHzで動作する「5V単電源nチャネル技術」について説明した。彼らはIBM 370/165メインフレームコンピュータで50個のMOSFET回路をシミュレートすることができた。[22] 1975年11月、ラティンはインテルに入社し、次世代マイクロプロセッサの開発に取り組んだ。[23]
ビル・メンシュはアリゾナ大学を卒業後、1971年にモトローラに入社しました。BSEEの学位を取得する前に、数年間電子技術者として働いていました。モトローラでの最初の1年間は、4つの異なる領域で3か月間のローテーションを繰り返すものでした。メンシュは、6860となるモデムのフローチャートを作成しました。また、M6800システムを定義していたアプリケーショングループでも働きました。このトレーニングの1年後、彼は6820周辺機器インターフェイスアダプタ（PIA）開発チームに配属されました。メンシュはこのチップの設計に大きく貢献し、ICレイアウトの特許を取得しました[24]。また、他の7つのM6800システム特許の共同発明者として挙げられています[25] 。後にメンシュはMOSテクノロジー6502マイクロプロセッサを設計しました。
マイク・ワイルズはジェフ・ラヴェルのグループの設計エンジニアで、6800の製品定義段階でトム・ベネットとともに数多くの顧客を訪問した。ワイルズは6800関連の18件の特許の発明者として記載されているが、最もよく知られているのはコンピュータプログラムMIKBUGである。[26]これは6800コンピュータシステム用のモニターで、ユーザーはこれを使ってRAMの内容を調べたり、プログラムをテープに保存したりロードしたりできた。この512バイトのプログラムはMCM6830 ROMの半分を占めていた。[27]このROMはモトローラMEK6800設計評価キットや初期のホビー用コンピュータキットで使われた。[28]ワイルズはモトローラに留まり、オースティンに移り、1978年にリリースされたMC6801マイクロコントローラの設計に携わった。[29]
チャック・ペドルは6800プロセッサの設計が完了した後の1973年に設計チームに加わったが、全体的なシステム設計といくつかの周辺チップ、特に6820（PIA）パラレルインターフェースに貢献した。[30]ペドルは16のモトローラ特許の発明者として記載されており、そのほとんどには6人以上の共同発明者がいる。[31]チームの他のエンジニアと同様に、ペドルは潜在的な顧客を訪問してフィードバックを求めた。ペドルとジョン・ブキャナンは最も初期の6800デモボードの1つを製作した。[32] 1974年8月、チャック・ペドルはモトローラを離れ、ペンシルバニア州の小さな半導体会社、 MOSテクノロジーに入社した。そこで彼は6500マイクロプロセッサファミリを設計したチームを率いた。
MC6800 マイクロプロセッサ設計
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モトローラ6800とインテル8080は同時期に設計され、機能も似ていた。8080はインテル8008の拡張・強化版であり、インテル8008はデータポイント2200で使用された TTLベースのCPU設計のLSI実装であった。6800アーキテクチャはDEC PDP-11プロセッサをモデルにしたTTL互換のLSI設計であった。[33]
6800 は 8 ビットの双方向データ バスと、64 KB のメモリをアドレス指定できる 16 ビットのアドレス バスを備え、40 ピンDIPパッケージで提供されました。6800 には 2 つの 8 ビット アキュムレータ、16 ビットのインデックス レジスタ、および 16 ビットのスタック ポインタがありました。他のプロセッサではゼロ ページと呼ばれることが多い直接アドレス指定モードにより、メモリの最初の 256 バイトに高速にアクセスできます。I/O デバイスはメモリとしてアドレス指定されるため、特別な I/O 命令はありません。6800 がリセットされると、最上位アドレスからプログラム カウンタがロードされ、そこに格納されているメモリ位置から実行が開始されます。[34]
6800 には、アドレスバスを無効にして他のデバイスが直接メモリにアクセスできるようにする 3 ステート制御がありました。たとえば、フロッピーディスクコントローラは、CPU からのサポートを必要とせずにデータをメモリにロードできます。2 つの 6800 プロセッサが同じメモリにアクセスすることも可能でした。[35] ただし、実際には、このような複雑なシステムでは通常、システムバスを駆動するために外部バストランシーバを使用する必要があります。このような回路では、プロセッサ上のバス制御は完全に無効にされ、バストランシーバの同様の機能が使用されます。[36]対照的に、6802 では、6800 と同じ 40 ピンパッケージで他の機能のためにピンを解放するためにこのオンチップ制御を完全に廃止しましたが、この機能は外部バストランシーバを使用しても実現できます。
1970年代のMOS ICは、一般的にデュアルクロック信号（2相クロック）を使用していました。これらは6800用に外部で生成されました。 [37] 6800の最小クロックレートは100kHzで、当初は最大レート1MHzで動作しました。6800のより高速なバージョンは1976年にリリースされました。[38]
モトローラの他の部門では、M6800 ファミリ用のコンポーネントを開発しました。コンポーネント製品部門は MC6870 2 相クロック IC を設計し、メモリ製品グループは ROM と RAM のフル ラインを提供しました。CMOS グループの MC14411 ビット レート ジェネレータは、MC6850 シリアル インターフェイスに 75 ～ 9600ボーのクロックを提供しました。アドレス バスとデータ バスのバッファは、モトローラの標準製品でした。モトローラは、MC6800 ベースのコンピュータの構築に必要なすべての IC、トランジスタ、ダイオードを供給できました。
MOS IC
第一世代の金属酸化膜半導体（MOS）チップは、pチャネル電界効果トランジスタ、いわゆるpチャネルMOSFET（pチャネルはトランジスタの構成を表します）を使用していました。これらのICは、計算機や最初のマイクロプロセッサであるIntel 4004で使用されました。これらは製造が容易でしたが、速度が遅く、一般的なTTLデジタルロジックICとのインターフェイスが困難でした。nチャネルMOS集積回路は2〜3倍高速に動作し、TTLと互換性がありました。汚染に対する感受性が高く、超クリーンな製造ラインと細心の注意を払ったプロセス制御が必要だったため、製造がはるかに困難でした。[39]モトローラにはnチャネルMOSの製造能力がなく、6800ファミリ用に開発しなければなりませんでした。
モトローラの n チャネル MOS テスト集積回路は 1971 年後半に完成し、クロック レートは 1 MHz に制限されることが示されました。これらは「エンハンスメント モード」MOS トランジスタを使用していました。より新しい製造技術では、「デプレッション モード」MOS トランジスタを負荷として使用し、より小型で高速な回路を実現しました (これはデプレッション ロード nMOSとも呼ばれていました)。「デプレッション モード」処理には追加の手順が必要だったため、モトローラは新しい単一電源電圧設計では「エンハンスメント モード」を維持することにしました。1 MHz のクロック レートは、チップ設計者がマイクロプロセッサのスループットを高速化するためにいくつかのアーキテクチャ上の革新を考案する必要があることを意味しました。[16]これらの結果得られた回路は高速でしたが、チップ上の領域がより多く必要になりました。[40]
1970 年代、半導体は直径 3 インチ (75 mm) のシリコン ウェーハで製造されていました。各ウェーハから 100 ～ 200 個の集積回路チップまたはダイを製造できました。技術文献では、各チップの長さと幅を「ミル」(0.001 インチ) で示していました。現在の業界では、チップ面積を示すのが慣例となっています。ウェーハの処理には複数のステップが必要で、各ステップでウェーハのさまざまな場所に欠陥が現れます。チップが大きいほど、欠陥が発生する可能性が高くなります。1 辺が 160 ミル (4 mm) を超えるチップでは、正常に動作するチップの割合、つまり歩留まりが急激に低下しました。
6800 の目標サイズは各辺 180 ミル (4.6 mm) であったが、最終サイズは 212 ミル (5.4 mm) で面積は 29.0 mm 2であった。180 ミルでは 3 インチ (76 mm) のウェハーに約 190 個のチップが収まるが、212 ミルでは 140 個のチップに減る。このサイズでは歩留まりは 20% またはウェハーあたり 28 個のチップとなる可能性がある。[41] [42]モトローラの 1975 年の年次報告書では新しい MC6800 マイクロプロセッサが取り上げられているが、「MOS 歩留まり問題」についていくつかの段落がある。[12]
歩留まりの問題は、1975年に開始された設計変更により解決され、M6800ファミリーデバイスでデプレッションモードが採用された。6800のダイサイズは、1辺160ミル（4 mm）に縮小され、面積は16.5 mm 2となった。これによりクロック速度も向上し、MC68A00は1.5 MHz、MC68B00は2.0 MHzで動作するようになった。新しい部品は1976年7月に発売された。[29] [43]
M6800ファミリーの紹介
1974年3月7日発行のエレクトロニクス誌には、モトローラMC6800マイクロプロセッサのほか、MC6820周辺機器インタフェースアダプタ、MC6850非同期通信インタフェースアダプタ、MCM6810 128バイトRAM、MCM6830 1024バイトROMに関する2ページにわたる記事が掲載された。[44]これに続いて、1974年4月18日号には、モトローラの設計チームによる8ページにわたる記事が掲載された。[45]この号には、Intel 8080を紹介する記事も掲載された。[46]
インテル8080プロセッサとモトローラMC6800プロセッサは、どちらも1972年12月頃に設計が開始されました。最初の8080チップは1974年1月に製造され[47]、最初の発表は1974年2月でした[48]。8080は、インテルの既存のメモリチップと同じ3電圧NチャネルMOSプロセスを使用していたため、同年4月に本格的な生産が開始されました。
最初の実用的なMC6800チップは1974年2月に製造され、エンジニアリングサンプルが選ばれた顧客に提供されました。コロラド州ラブランドのヒューレット・パッカードは、新しいデスクトップ計算機にMC6800を必要とし、6月までにプロトタイプシステムを稼働させました。[49] [50] MC6800は、実装が非常に難しいことが判明した新しい単一電圧NチャネルMOSプロセスを使用していました。M6800マイクロコンピュータシステムは、1974年11月にようやく生産されました。モトローラは、単一のマイクロプロセッサの価格をインテルと同じ360ドルに設定しました。[51] [52]（IBM System/360は、当時よく知られたコンピュータでした。）1975年4月、MEK6800D1マイクロコンピュータ設計キットが300ドルで提供されました。キットには、M6800ファミリの6つのチップすべてと、アプリケーションおよびプログラミングマニュアルが含まれていました。[53]単一のMC6800マイクロプロセッサの価格は175ドルでした。
リンク・ヤングは、M6800 ファミリーのリリースにトータルシステムアプローチを開発した製品マーケティング担当者でした。6800 マイクロプロセッサとともにサポートチップのフルセットをリリースすることに加えて、モトローラはソフトウェアおよびハードウェア開発システムを提供しました。ソフトウェア開発ツールは、リモートタイムシェアリングコンピュータで利用可能であり、ソースコードも利用可能であったため、顧客は社内のコンピュータシステムを使用することができました。マイクロプロセッサシステムで実行されるソフトウェアは、通常、アセンブリ言語で記述されていました。開発システムは、テキストエディタ、アセンブラ、およびシミュレータで構成されていました。[54]これにより、開発者はターゲットシステムが完成する前にソフトウェアをテストすることができました。ハードウェア開発は、M6800 ファミリーの CPU と EXORcisor と呼ばれる周辺機器を搭載したデスクトップコンピュータでした。[45]モトローラは、6800 ハードウェアおよびソフトウェア用の 3 〜 5 日間のマイクロプロセッサ設計コースを提供しました。[55]このシステム指向のアプローチは、新しいマイクロプロセッサが導入される標準的な方法になりました。[56]
デザインチームの解散
M6800 ファミリーの主な設計作業は 1974 年半ばに完了し、多くのエンジニアがグループまたは会社を去りました。いくつかの要因により、設計グループは解散しました。
モトローラはテキサス州オースティンに新しいMOS半導体工場を開設した。エンジニアリングチーム全体が1975年にそこに移転する予定だった。 [57]従業員の多くはフェニックス郊外のメサでの暮らしを好んでおり、オースティンへの移転には非常に慎重だった。チームリーダーは移転延期について上級管理職に嘆願したが、叶わなかった。[58]
1974 年半ばに半導体業界は不況に見舞われ、数千人の解雇が行われた。1974 年 11 月のElectronics誌は、モトローラが 4,500 人、テキサス インスツルメンツが7,000 人、シグネティクスが4,000人の従業員を解雇したと報じている。 [59]モトローラの半導体製品部門は、今後 12 か月で 3,000 万ドルの損失を出し、IC グループが売却されるという噂もあった。モトローラは部門を売却しなかったが、経営陣と組織を変更した。[60] 1974 年末までに、インテルは 3,500 人の従業員のほぼ 3 分の 1 を解雇した。[61] MOS IC ビジネスは回復したが、1974 年と 1975 年の雇用の安定は当然のことではなかった。[要出典]
チャック・ペドル（および他のモトローラのエンジニア）は、マイクロプロセッサの利点を説明するために顧客を訪問していた。インテルとモトローラは、当初、マイクロプロセッサ1個の価格を360ドル。多くの顧客は、このような高額な価格のこの新しいマイクロプロセッサ技術の採用をためらった。（実際の量産価格ははるかに低かった。）1974年半ば、ペドルははるかに低価格で販売できる簡素化されたマイクロプロセッサを提案した。モトローラの「トータル製品ファミリ」戦略は、MPUの価格ではなく、顧客の総設計コストの削減に重点を置いていた。[62] [63]ペドルのコンセプトは繰り返し拒否され、最終的に経営陣は彼にそれについて話すのをやめるように言った。彼は、これらの指示はモトローラがこのコンセプトを放棄していることを明確に示しており、それに対して知的財産権を主張できないことを意味すると述べたメモを書いた。
ペドルはモトローラで働きながら、新しいマイクロプロセッサのコンセプトに投資してくれる人を探した。[64]モステックにアプローチして断られた後、1974年8月にチャック・ペドルはモトローラを離れ、ペンシルバニア州の小さな半導体会社、MOSテクノロジーに入社した。彼に続いて、ハリー・バウコム、レイ・ハート、テリー・ホルト、マイク・ジェームズ、ウィル・マティス、ビル・メンシュ、ロッド・オーギルの7人のモトローラ技術者が入社した。[30] MOSテクノロジーのペドルのグループは、6820 PIAなどのモトローラ周辺チップと互換性のある2つの新しいマイクロプロセッサを開発した。ロッド・オーギルはMC6800ソケットに差し込むMCS6501プロセッサを設計し、ビル・メンシュはクロック生成回路をチップ上に搭載したMCS6502を設計した。これらのマイクロプロセッサは、アーキテクチャと命令セットが異なるため、6800プログラムを実行できなかった。主な目標は、6800の100万倍の価格で販売できるマイクロプロセッサだった。$25。[要出典]これは、チップサイズを縮小するために、必須ではない機能を削除することによって行われます。16ビットのスタックポインタの代わりに8ビットのスタックポインタが使用されました。第2のアキュムレータは省略されました。アドレスバッファには、ダイレクトメモリアクセス（DMA）データ転送用の3ステートモードがありませんでした。[65]目標は、チップサイズを153ミル×168ミル（3.9mm × 4.3mm）。[17]
ペドルは非常に有能なスポークスマンで、MOSテクノロジーのマイクロプロセッサは業界紙で広く取り上げられた。最も初期の記事の1つは、1975年7月24日発行のElectronics誌でMCS6501とMCS6502マイクロプロセッサに関する1ページ記事だった。[66]記事はEE Times（1975年8月24日）、[67] EDN（1975年9月20日）、Electronic News（1975年11月3日）、Byte（1975年11月）にも掲載された。6501の広告は1975年8月第1週にいくつかの出版物に掲載された。6501は、1975年9月16日から19日までサンフランシスコで開催されたWESCONトレードショーで販売された。1台あたり20ドル。[68] 1975年9月の広告には6501と6502の両方のマイクロプロセッサが掲載されていた。6502は25ドル[ 69]
モトローラはMOSテクノロジーの6800マイクロプロセッサの単体価格を20ドルから175ドルからモトローラは、6501と6502マイクロプロセッサの設計に、元モトローラのエンジニア8人がモトローラで開発された技術情報を使用したと主張した。MOSテクノロジーのもう1つのビジネスである計算機チップは、テキサスインスツルメンツとの価格戦争により衰退していたため、資金提供者であるアレン・ブラッドリーは、起こり得る損失を最小限に抑えることに決め、MOSテクノロジーの資産を創設者に売却した。[30]訴訟は1976年4月に和解し、MOSテクノロジーはモトローラ6800ソケットに差し込む6501チップを中止し、モトローラの周辺チップのライセンスを取得しました。[72] [73]モトローラは、6800の単体価格を35ドル[ 39] [74]
MOS テクノロジー対モトローラの訴訟は、長年にわたってダビデとゴリアテの物語を展開してきました。1 つのポイントは、モトローラがこの技術に関する特許を持っていなかったことです。これは、訴訟が提起された 1975 年後半には技術的には事実でした[要出典]。1974 年 10 月 30 日、6800 がリリースされる前に、モトローラはマイクロプロセッサ ファミリに関する多数の特許を申請し、その後 20 件を超える特許が付与されました。最初の特許は、1976 年 6 月 8 日にトム ベネットが取得したもので、6800 の内部アドレス バスに関するものでした。[16] 2 番目は、1976 年 7 月 6 日にビル メンシュが取得したもので、6820 のチップ レイアウトに関するものでした。[24]これらの特許の多くには、退職したエンジニアの何人かが共同発明者として名前を連ねています。これらの特許は、6800 バスと、周辺チップがマイクロプロセッサとどのようにインターフェイスするかをカバーしていました。[75]
オースティンに移住
ゲイリー ダニエルズは、モトローラがタイムピース エレクトロニクス ユニットを閉鎖したとき、電子腕時計用の IC を設計していました。トム ベネットは 1974 年 11 月に彼にマイクロプロセッサ グループでの職を提供しました。ベネットはフェニックス地域を離れたくなかったので、ゲイリー ダニエルズはオースティンでマイクロプロセッサの開発を管理しました。(ダニエルズはその後 10 年間マイクロプロセッサ設計マネージャを務め、その後副社長に昇進しました。)
最初の仕事は、6800 MPU を再設計して製造歩留まりを改善し、より高速なクロックで動作させることだった。この設計はデプレッションモード技術を使用し、社内では MC6800D と呼ばれていた。トランジスタ数は 4000 から 5000 に増えたが、ダイ面積は 29.0 mm 2から16.5 mm 2に減少した (これにより CPU の価格を 35 ドルに下げることができた)。一部の部品の最大クロック速度は 2 MHz に倍増した。M6800 ファミリの他のチップもデプレッションモード技術を使用するように再設計された。周辺機器インタフェースアダプタは I/O ピンの電気的特性がわずかに変更されたため、MC6820 は MC6821 になった。[76]これらの新しい IC は 1976 年 7 月に完成した。
1977年に、新しい低コストのクロックジェネレータチップMC6875がリリースされました。これは、35ドルのMC6870ハイブリッドICに代わるものでした。MC6875は16ピンDIPパッケージで提供され、水晶振動子または抵抗コンデンサネットワークを使用できました。[77]
別のプロジェクトでは、128 バイトの RAM とクロック ジェネレータを 11,000 個のトランジスタ チップに組み込んでいました。MC6802 マイクロプロセッサは 1977 年 3 月にリリースされました。コンパニオン チップの MC6846 には、2048 バイトの ROM、8 ビットの双方向ポート、およびプログラム可能なタイマーが搭載されていました。これは 2 チップ マイクロコンピュータでした。6802 には、外部の 4 MHz 水晶を使用して 2 相 1 MHz クロックを生成するオンチップ発振器が搭載されています。内部の 128 バイト RAM はピンを接地することで無効にすることができ、RAM に欠陥のあるデバイスは MC6808 として販売されました。[78] 6808 は、汎用コンピュータのメイン マイクロプロセッサとしてはあまり使用されず、組み込みシステムでより人気がありました (1979 年のACFA-8マイクロコンピュータは例外でした)。[79]
1978 年までに、一連の周辺チップが導入されました。MC6840 プログラマブル カウンタには、周波数測定、イベント カウント、または間隔測定に使用できる 3 つの 16 ビット バイナリ カウンタがありました。MC6844 ダイレクト メモリ アクセス コントローラは、MC6800 マイクロプロセッサに負荷をかけずに、I/O コントローラから RAM にデータを転送できました。MC6845 CRT コントローラ (CRTC) は、文字ベースのコンピュータ端末の制御ロジックを提供しました。6845 は、コンピュータ マウスの代替として ライト ペンをサポートしていました。
MC6845は非常に人気の高いチップで、IBM PCおよび後継機用のオリジナルのIBMモノクロディスプレイアダプタやオリジナルのIBMカラーグラフィックスアダプタにも使用され、6845はIntel 8088 CPUとともに使用されました。[80] 冷戦時代の技術禁輸措置の期間中、6845のクローンであるCM607がブルガリアで生産されました。後のIBM拡張グラフィックスアダプタ（EGA）カードには、モトローラ6845に代わるカスタムIBMチップ（EGA CRTC）が含まれており、ほぼ互換性のある方法で多くの機能強化が追加されました。ユビキタスになったIBMビデオグラフィックスアレイ（VGA）は（ほとんどの現代のPCビデオアダプタチップの基本機能として今でもエミュレートされているほど）、EGA CRTCの互換性のあるほぼスーパーセットを組み込んでおり、MC6845とほぼ互換性があります（ただし、この時点ではEGA CRTCが保持していたライトペンのサポートはありません）。
MC6801はシングルチップマイクロコンピュータ（今日ではマイクロコントローラとも呼ばれる）で、128バイトのRAM、2KBのROM、16ビットタイマー、31本のプログラム可能なパラレルI/Oライン、シリアルポートを備えた6802 CPUを組み込んでいた。（MC6803はROMがなく、異なるバス構成が少ないことを除いて同じだった。）また、I/Oラインをデータバスおよびアドレスバスとして使用し、標準のM6800周辺機器に接続することもできた。6801は6800コードを実行したが、10個の追加命令があり、主要な命令の実行時間が短縮された。2つの8ビットアキュムレータは、倍精度の加算、減算、乗算を行う単一の16ビットアキュムレータとして機能した。[81] [82]当初はゼネラルモーターズを主要顧客として、自動車用途向けに設計された。最初のアプリケーションは、1978年型キャデラック・セビルのトリップコンピュータでした。[83]この35,000個のトランジスタチップは、自動車に広く採用するには高価すぎたため、機能を縮小したMC6805シングルチップマイクロコンピュータが設計されました。
MC6801は乗算命令を備えた最初のマイクロプロセッサの一つであった。[82] : 4–45
日立HD6303（日立6309と混同しないように）は、モトローラMC6803のセカンドソース再実装であり、いくつかの追加命令と、8x8乗算命令の若干高速な実装が施されている。日立HD6303は、1984年の最初のPDAであるPsion Organiserに使用されている。[84] [85] 日立HD6303は、1983年の「Pocket Telex」にも使用された。[86]
Motorola MC6803 は、TRS-80 MC-10や、それに密接に関連するMatra Aliceでも使用されました。
MC 6809は、モトローラが製造した最も先進的な 8 ビット マイクロプロセッサでした。6800 に似た新しい命令セットがありましたが、パフォーマンスと高級言語サポートを向上させるためにオペコードの互換性は放棄されました。6809 と 6800 は、アセンブラが 6809 が直接エミュレートしなかった 6800 オペコードと同等のコードを生成できた (そして一般的に生成した) という点でソフトウェア互換性がありました。その意味で、6809 は 6800 と上位互換性がありました。6809 には、2 つの 16 ビット インデックス レジスタ、2 つの 16 ビット スタック ポインタ、およびマイクロプロセッサで最初の 8 ビット乗算命令 (16 ビット積を生成) を含む、16 ビット操作を実行するための多くの命令がありました。 6809の設計におけるその他の重要なポイントは、位置独立コード（メモリ内のどこにロードされても実行できるオブジェクトコード）と再入可能コード（中断されたときに再度呼び出されるか、自分自身を再帰的に呼び出すことによって再呼び出されるオブジェクトコード[87]）の両方を完全にサポートしていることであり、以前はIBM 360メインフレームなどのはるかに大型のマシンでのみ見られた機能でした。[88]
パソコンでの使用
最初の成功したパーソナルコンピュータであるMITS Altair 8800は、Intel 8080マイクロプロセッサを使用し、1975年1月のPopular Electronicsの表紙を飾りました。[ 89 ] Motorola 6800を使用した最初のパーソナルコンピュータは1975年後半に発表されました。ユタ州バウンティフルのSphere Corporationは、 Radio-Electronicsの1975年7月号に、6800マイクロプロセッサ、4キロバイトのRAM、ビデオボード、キーボードを備えた650ドルのコンピュータキットの4分の1ページの広告を掲載しました。これは、テレビやモニターに32文字×16行を表示しました。[90] Sphereコンピュータキットは1975年11月に出荷が開始されました。[91]テキサス州サンアントニオのSouthwest Technical Products Corporationは、1975年11月にSWTPC 6800コンピュータシステムを公式に発表しました。Wayne Greenは1975年8月にSWTPCを訪問し、1975年10月号の73で動作システムの写真付きのSWTPCコンピュータキットについて説明しました。SWTPC 6800は、Motorola MEK6800設計評価キットチップセットに基づいており、MIKBUG ROMソフトウェアを使用していました。[28] MITS Altair 680は、1975年11月号のPopular Electronicsの表紙を飾りました。Altair 680は6800マイクロプロセッサを使用し、SWTPCマシンとは異なり、トグルスイッチとLEDを備えたフロントパネルも備えていました。最初の設計は修正する必要があり、Altair 680Bの最初の納品は1976年4月でした。[92]
Sphere は小さな新興企業であり、発表したすべての製品を出荷するのに苦労しました。1977 年 4 月に連邦破産法第 11 章の適用を申請しました。[93] Altair 680B は人気がありましたが、MITS はリソースのほとんどを Altair 8800 コンピュータ システムに注力し、1978 年にホビー市場から撤退しました。Southwest Technical Products コンピュータは、6800 ベースのパーソナル コンピュータの中で最も成功したものでした。[94] [95]その他の企業、たとえばSmoke Signal Broadcasting (カリフォルニア州)、Gimix (シカゴ)、Midwest Scientific (カンザス州オレイサ)、Helix Systems (ミズーリ州ヘイゼルウッド) は、SWTPC 6800 バス互換ボードと完全なシステムの製造を開始しました。インディアナ州ウェストラファイエットのTechnical Systems Consultants は、6800 (および後に 6809) ベースのコンピュータ用のテープ ベースのソフトウェアを供給し、ディスク システムが利用可能になってからはオペレーティング システムとディスク ソフトウェアも供給しました。 8080システムは6800システムよりもはるかに人気がありました。[96]
Tektronix 4051グラフィックスコンピューティングシステムは、1975年10月に発表されました。これは、6800マイクロプロセッサ、最大32KBのユーザーRAM、300KBの磁気テープストレージ、ROM内のBASIC、1024×780のグラフィックスディスプレイを備えたプロフェッショナルデスクトップコンピュータでした。Tektronix 4051の販売価格は7000ドル（2023年には39,600ドルに相当）[97]、6800を使用するパーソナルコンピュータよりもかなり高価です。[98]
6800プロセッサはAPF MP1000ゲームコンソールにも使用されました。松下JRシリーズはMC6802と互換性のある パナソニックMN1800A NMOSマイクロプロセッサ[99]を使用していました。
HPは1975年に6800をベースにしたデスクトップ電卓9815Aを発売した。当時のHPの他のマシンはすべて独自のプロセッサ設計を採用していた。16kのROMと2kのRAMを搭載し、オプションでIO拡張と4kまでのRAM拡張が可能だった。後の9815Sには両方のオプションが標準で含まれていた。[100] [101]
6800のアーキテクチャと命令セットは初心者にも理解しやすいため、ヒースキットはマイクロプロセッサのコースとET3400 6800トレーナーを開発しました。このコースとトレーナーは個人や学校で人気を博しました。[102]
モトローラの次世代 8 ビット マイクロプロセッサ アーキテクチャであるMC6809 (1979) は、6800 とバイナリ コード互換性がなかったが、ほぼすべてのアセンブリ コードは 6809 上でアセンブルおよび実行可能であり、6800 ファミリの周辺チップは当然のように動作した。
サンプルコード
次の 6800アセンブリ言語ソース コードは、指定されたサイズのデータ バイトのブロックをある場所から別の場所にコピーするサブルーチンのコードですmemcpy。データ ブロックは、最低アドレスから最高アドレスの順に 1 バイトずつコピーされます。
; memcpy --
; メモリ ブロックをある場所から別の場所にコピーします。
; サブルーチンとして呼び出され、終了時に保存された PC アドレスに戻ります。
; エントリ パラメータ
; cnt - コピーするバイト数
; src - ソース データ ブロックのアドレス
; dst - ターゲット データ ブロックのアドレス
cnt dw $0000 ; メモリ アドレス用のスペースを確保しますsrc dw $0000 ; メモリ アドレス用のスペースを確保しますdst dw $0000 ; メモリ アドレス用のスペースを確保します
memcpy public
ldab cnt + 1 ;B = cnt.L に設定beq check ;cnt.L=0 の場合、チェックループに進みますldx src ;IX = src に設定ldaa ix ;(src) から A をロードしますinx ;src = src+1 に設定stx src ldx dst ;IX = dst に設定staa ix ;A を (dst) に格納しますinx ;dst = dst+1 に設定stx dst decb ;B を減算しますbne loop ;ループを繰り返しますcheck tst cnt + 0 ;cnt.H=0 の場合、beq done ;その後終了しますdec cnt + 0 ;cnt.H を減算します;ループに戻り、さらに 256*(cnt.H+1) 個のコピーを実行します (B=0) bra loop ;ループを繰り返しますdone rts ;戻る
周辺機器
1978年11月の「モトローラマイクロコンピュータコンポーネント」からのリスト。メモリマップI/Oが使用され、I/Oポートはメインメモリアドレス空間の一部にマップされます。[103]
二次情報源
製造会社にとって、製造する製品のすべての部品について 2 つ以上の供給元を必要とすることは一般的な要件でした。これにより、供給元が財政難や災害に見舞われた場合でも部品を入手できることが保証されました。当初、モトローラはM6800 ファミリーの第 2 供給元としてAmerican Microsystems Inc (AMI) を選択しました。後に、日立、富士通、フェアチャイルド、ロックウェル、トムソン セミコンダクターズが加わりました。
Rochester Electronics は、2014 年に Freescale/Motorola から、この時代の 8 ビット周辺機器および 8 ビット プロセッサの製造を継続する認可を受けました。Rochester は、完全に認可されたデバイスの複製を専門としています。Freescale は、Rochester Electronics がこの製品およびその他の製品を開発できるように、すべてのソース設計アーカイブを提供しました。2016 年末、Rochester は完全に認可され、MC6802 プロセッサ、MC6840 PTM、および MC6809 プロセッサ (MC68A09 および MC68B09 バージョンを含む) を出荷しており、現在でも購入できます。
-
AMI S6800 MPU -
アタリ 90-6001 -
フェアチャイルド F6802P と AMI S6820 PIA -
日立 HD46800
口述歴史
- 「Intel 8080 マイクロプロセッサ オーラル ヒストリー パネル」Steve Bisset、Federico Faggin、Hal Feeney、Edward Gelbach、Ted Hoff、Stan Mazor、Masatoshi Shima、コンピュータ歴史博物館、2007 年 4 月 26 日、司会: David House。
- 「Zilog Z80 マイクロプロセッサ オーラル ヒストリー パネル」Federico Faggin、Masatoshi Shima、Ralph Ungermann。コンピュータ歴史博物館、2007 年 4 月 27 日、司会: Michael Slater。
- 「Motorola 6800 口述歴史パネル: 開発とプロモーション」Thomas H. Bennett、John Ekiss、William (Bill) Lattin、Jeff Lavell。コンピュータ歴史博物館、2008 年 3 月 28 日、司会: David Laws。
- ウィリアム・メンシュ・スタンフォードとシリコンバレー・プロジェクトとのインタビュー、1995年10月9日。トランスクリプト
参照
- EXORmacs、M68000 プロセッサの後継システム
- Motorola 68000 16/32 ビット後継機
- MEK6800D2 6800用開発キット
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さらに読む
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- マイクロプロセッサ インターフェイス テクニック; 第 3 版; Rodnay Zaks および Austin Lesea; Sybex; 466 ページ; 1979 年; ISBN 978-0-89588-029-1 . (アーカイブ)
外部リンク
- 1975 年の MC6800 アプリケーション マニュアル – Wayback Machineに大量の情報あり(2011 年 7 月 24 日アーカイブ)
- Wayback Machineの MDOS ユーザーズ マニュアル(2011 年 10 月 14 日アーカイブ)
- Windows 用 Motorola Exorciser エミュレータ
- Linux/Cygwin 用のオープンソース Motorola Exorciser および SWTPC エミュレーター
- MIKBUG のWayback Machine (2012 年 10 月 4 日アーカイブ)
- cpu-collection.de の 680x の画像と説明
- 命令セットの概要
- Wayback Machineの簡易 M6800 マイクロプロセッサの Java アプレット シミュレータ(2016 年 4 月 1 日アーカイブ)
- Visual 6800 in JavaScript – トランジスタレベルのグラフィカルシミュレータ
- 命令セットの概要