모토로라 88000

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M88000

디자이너	모토로라
비트	32비트
소개했다	1988
설계.	RISC
유형	등록-등록
부호화	고정된.
분기	비교 및 분기
엔디안니스	비
내선번호	그래픽스 순서 (88110 한정)
열다.	아니요.
레지스터
범용	32비트
부동 소수점	32 80 비트 (88110 한정)

88000(줄여서 m88k)은 1980년대에 Motorola에 의해 개발된 RISC 명령 세트 아키텍처입니다.MC88100은 SPARC와 MIPS가 경쟁한 지 약 2년 후인 1988년에 시장에 출시되었습니다.2세대 MC88110의 출시 지연과 지연으로 인해 m88k는 MVME 플랫폼과 임베디드 컨트롤러 환경 이외에서 매우 제한적인 성공을 거두었습니다.1991년 모토로라가 파워PC 개발을 위해 AIM에 가입하면서 88000의 추가 개발은 종료됐다.

역사

배경

Motorola는 1980년대에 강력한 위치에 들어섰습니다. 최근에 출시된 Motorola 68000은 시장에서 다른 어떤 마이크로프로세서보다 쉽게 성능이 뛰어났고 32비트 아키텍처는 자연스럽게 떠오르는 Unix 워크스테이션 시장에 적합했습니다.인텔은 공격적으로 32비트 시장에 진입하지 않았고, National Semiconductor를 비롯한 그 회사들은 그들의 출시를 망쳤고 인텔이 아닌 모든 것을 모토로라가 통제하게 했다.당시 인텔은 전체 컴퓨터 시장의 약 80%를 점유했고 모토로라는 나머지 90%를 점유했다.

1980년대 초에 RISC 개념이 도입되었습니다.처음에는 이 개념이 실제로 성능을 향상시킬 것인지, 아니면 더 긴 기계어 프로그램이 추가 메모리 액세스를 통해 실제로 실행을 지연시킬 것인지에 대한 치열한 논쟁이 있었습니다.이러한 모든 논쟁은 RISC 기반 워크스테이션이 처음 등장한 1980년대 중반까지 종결되었습니다.20 MHz Motorola 68030에서 가동되는 최신 Sun-3/80은 약 3 MIPS를, SPARC 기반 Sun-4/260은 16 MHz SPARC를 탑재한 최초의 Sun-4/260은 10 MIPS를 실현했습니다.Hewlett-Packard, DEC 및 기타 대형 벤더는 모두 RISC 플랫폼으로 이행하기 시작했습니다.

시장의 이러한 변화는 모토로라의 유일한 거점이자 가장 수익성이 높은 거점 중 하나에서 모토로라를 고립시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다.애플은 워크스테이션 이외의 대형 벤더로는 유일하게 68000의 다른 사용자(특히 Atari와 Commodore International)는 PC 클론 상에서 빠르게 표준화되고 있는 시장에서 고전하고 있었습니다.

모토로라의 어프로치

RISC 설계는 C 프로그래밍 언어인 Unix 워크스테이션의 경우 해당 플랫폼의 컴파일러가 호출하는 동작 유형에 맞게 프로세서를 조정하기 위한 의식적인 노력입니다.IBM 801 프로젝트는 컴파일러가 일반적으로 사용 가능한 명령어 대부분을 사용하지 않고 가장 간단한 명령어 버전을 사용한다는 점에 주목했습니다. 이는 종종 컴파일러가 가장 빨리 실행되었기 때문입니다.그러나 이러한 기본 설명서의 다른 버전을 제공하면 기본 버전에 대한 오버헤드도 증가합니다.이러한 미사용 명령어를 CPU로부터 삭제하면, 이러한 오버헤드가 없어져, 칩상의 용량이 큰폭으로 해방됩니다.이것에 의해, 프로세서 레지스터의 수를 늘릴 수 있는 여지가 생겼기 때문에, 떼어낸 특수한 케이스의 명령보다 퍼포먼스에 큰 영향을 주었습니다.이러한 이유로 RISC 개념은 ^[1]컴파일러의 실제 설계에 의해 추진된다고 할 수 있습니다.

88000 설계에 관한 Motorola의 기사에서는 싱글 사이클 명령, 대용량 프로세서 레지스터 파일 및 RISC 개념의 기타 특징에 대해 언급하고 있지만 "RISC"라는 단어는 한 ^[2]번도 언급하지 않았습니다.기존 RISC 설계가 이미 시장에 진출했기 때문에 경쟁하지 않고 세계 최강의 프로세서를 생산하기로 결정했습니다.이를 위해 그들은 이전 시대의 가장 빠른 컴퓨터 중 하나인 CDC 6600 슈퍼 컴퓨터에서 디자인 노트를 작성했다.특히, 그들은 6600의 스코어보드 개념을 채택했다.스코어보딩에 의해 CPU는 명령어의 레지스터 사용을 검사하고 아직 완료되지 않은 이전 계산에 의존하지 않은 레지스터를 즉시 디스패치할 수 있게 되었습니다.이것에 의해, 다른 명령어는 캐시나 메모리에서 데이터를 로드하는 동안, 필요한 데이터가 있는 명령어를 실행할 수 있도록 순서를 변경할 수 있게 되었습니다.이 명령의 재주문을 통해 사용률이 35%^[3]까지 향상될 수 있습니다.

이 설계에서는 별도의 데이터와 주소 버스도 사용했습니다.이는 핀 수 면에서 비용이 많이 들었습니다.주소와 데이터 캐시 모두 주소에는 32핀, 데이터에는 32핀이 있었기 때문에 전체 시스템이 "P-bus"에 128핀을 사용했습니다.이 설계는 약 1/3의 작업만 메모리와 관련되고 나머지는 이미 읽은 데이터로 작동한다는 관찰에 기반했습니다.이는 외부 명령 캐시에 대한 전용 명령 경로를 갖는 것을 강력히 선호했습니다.캐시 및 관련 메모리 관리 유닛(MMU)은 처음에는 외부로, 캐시 컨트롤러는 데이터 버스 또는 명령 버스 중 하나에 연결할 수 있으며, 최대 4개의 컨트롤러를 어느 버스에서도 사용할 수 있습니다.내부에는 ^[4]레지스터에 데이터를 읽고 쓰는 데 필요한 다양한 방법으로 내부 장치에 연결된 3개의 32비트 버스가 있었습니다.

새로운 설계의 또 다른 특징은 특수 공동 프로세서, 즉 특수 기능 유닛(SFU)^[4]에 대한 내장 지원이었습니다.개봉 즉시 지원되는 내부 명령 외에 공동 프로세서가 사용할 수 있는 256개의 명령어 블록도 다수 확보되어 있습니다.이는 시스템을 커스터마이즈하고자 하는 설계자를 대상으로 한 것으로, 기존 명령어 세트 아키텍처에 영향을 주지 않고 새로운 기능 유닛을 추가할 수 있어 주요 ^[1]기능에 대한 소프트웨어 호환성을 보장할 수 있었습니다.88000마다 SFU1인 부동소수점 유닛(FPU)^[4]이 이미 설치되어 있습니다.

풀어주다

1987년에는 모토로라가 독자적인 RISC 프로세서를 설계하고 있다는 것이 널리 알려졌습니다.컴퓨터 업계에서는 초기 68000에 대한 경의를 표하기 위해 "78000"^[a][1]으로 불리며 1988년 4월에 출시되었을 때 88000이 되었습니다.

설계의 복잡성의 부작용으로 CPU가 하나의 칩에 들어가지 않았습니다.1년 전에 출시된 68030은 단일 칩에 연산 로직 유닛(ALU)과 메모리 관리 유닛(MMU)을 포함한 273,000개의 트랜지스터를 탑재했으며 옵션인 부동소수점 유닛(FPU)을 별도의 칩으로 장착했습니다.반면 ALU와 FPU는 750,000 트랜지스터 MC88100에, 메모리 관리 유닛(MMU)과 16KB 스태틱 RAM 캐시는 750,000 트랜지스터 MC88200에 함께 패키지화되어 있습니다.FPU가 정말 옵션이었던 68030과는 달리 실용적인 88000 시스템은 적어도1개의 MC88200이 없으면 구축할 수 없었습니다.시스템에는 여러 MC88200이 포함되어 있어 캐시가 커지고 메인 메모리에 대한 경로가 여러 개 허용되어 ^[1]성능이 향상될 수 있습니다.

시장의 하이엔드를 목표로 한 이 제품은 출시 당시 세계에서 가장 빠른 32비트 프로세서라는 평가를 받았다.SPARC 스테이션에서 같은 빈티지의 12.5MHz SPARC의 약 12MIPS 또는 20MHz 68030의 약 3.3MIPS와 비교하여 20MHz에서 실행한 Drystones 또는 17VUPS에 ^[5]도달했습니다.또한 21 MIPS, 48,387 ^[6]Drystones에서 25 MHz 부품으로 사용할 수 있었다.

당시 모토로라는 "통신 인공지능, 그래픽, 3차원 애니메이션, 시뮬레이션, 병렬 처리 및 슈퍼 컴퓨터"를 포함한 88000을 시장의 하이엔드에 한정적으로 판매하면서 기존의 68k 시리즈가 워크스테이션 시장에서 계속 사용될 것이라고 제안했다.대신 대부분의 잠재 고객은 ^[5]88000을 무시했고 시스템은 거의 사용되지 않았습니다.

재발매

원래의 릴리스는 Motorola의 독자적인 제품 이외에서는 거의 사용되지 않고, 종래의 고객이 다른 RISC 디자인으로 이행하기 시작했기 때문에, 이 회사는 MC88110이라는 싱글 칩 형태로 디자인을 재출시했다.1980년대 후반, NeXT, Apple Computer, Apollo Computer를 포함한 여러 회사가 향후 사용을 위해 88000 시리즈를 적극적으로 검토했지만, 88110이 마침내 1990년에 출시될 무렵에는 모두 설계를 포기했다.

Sun Microsystems가 SPARC 설계에서 시도했던 것과 유사한 88open 그룹에서 시스템을 대중화하려는 시도가 있었습니다.그것은 어떤 ^[7]의미에서도 실패한 것으로 보인다.

포기

1990년대 초에 Motorola는 IBM POWER 아키텍처를 기반으로 한 새로운 RISC 아키텍처를 만들기 위한 AIM 노력에 동참했습니다.이들은 88000의 몇 가지 기능을 새로운 PowerPC 아키텍처에 도입하여 고객 기반에 일종의 업그레이드 경로를 제공했습니다.그 시점에서 88000은 가능한 ^[8]한 빨리 버려졌다.

아키텍처

이전 68000과 마찬가지로 88000은 "깨끗한" 디자인으로 간주되었습니다.개별 명령 및 데이터 캐시(Harvard 아키텍처) 및 개별 데이터 및 주소 버스를 갖춘 순수 32비트 로드/스토어 아키텍처입니다.작고 강력한 명령어세트가 있으며 플랫주소 공간을 사용합니다.

아키텍처상의^{[citation needed]} 오류는 정수 명령어와 부동소수점 명령어가 모두 동일한 레지스터 파일을 사용하는 것입니다.이를 위해서는 단일 레지스터 파일에 정수 실행 유닛과 부동 소수점 유닛을 모두 지원하기에 충분한 읽기 및 쓰기 포트가 있어야 합니다.이로 인해 고주파 슈퍼스케일러 구현^{[citation needed]} 구축이 더욱 어려워졌습니다.

실장

88000 ISA의 첫 번째 구현은 MC88100 마이크로프로세서로 내장 FPU가 포함되어 있습니다.이것에 합치된 것은 MC88200 MMU와 캐시 컨트롤러입니다.이러한 업무분담의 배후에 있는 아이디어는 멀티프로세서 시스템을 보다 쉽게 구축할 수 있도록 하는 것이었습니다.즉, 1개의 MC88200은 최대 4개의 MC88100을 지원할 수 있습니다.그러나 이는 단일 프로세서로 가장 기본적인 시스템을 구축하기 위해서는 칩과 그 사이에 상당한 배선이 필요했고, 이로 인해 비용이 증가했다는 것을 의미하기도 했습니다.이는 88000이 제한된 성공을 거둔 또 다른 주요 이유일 것이다.

이 문제는 나중에 CPU, FPU, MMU 및 L1 캐시를 단일 패키지로 결합하는 슈퍼스칼라 MC88110에 의해 해결되었습니다.MIT의 *T프로젝트의 요청에 따라 추가 수정이 이루어졌고, 멀티프로세서 ^[9]시스템에서 사용하는 온칩 통신을 포함한 MC88110MP가 탄생했습니다.최대 100MHz의 속도를 낼 수 있는 버전은 MC88120으로 계획되었지만 제작되지는 않았습니다.

임베디드 애플리케이션의 실장 MC88300은 1990년대 초에 개발 중이었으나 결국 취소되었습니다.포드 자동차 회사는 칩을 사용할 계획이었기 때문에 대체품으로 파워 PC 디자인을 제안받았고,^[10] 그들은 이를 받아들였다.

제품 및 응용 프로그램

모토로라는 MVME 보드를 채용한 시리즈 900 스택 가능 컴퓨터뿐만 아니라 88000을 기반으로 한 "즉시 사용 가능한" 시스템을 구축하기 위해 MVME 시리즈로 알려진 싱글 보드 컴퓨터를 출시했다.타워형 또는 랙마운트형 시스템과 달리 시리즈 900은 서로 위에 배치되어 버스형 케이블로 서로 연결되어 있습니다.그 컨셉은 유행하지 않았다.

주요 서드파티 사용자는 제한되었습니다.널리 사용되는 것은 Data General AViON 시리즈뿐입니다.이것들은 꽤 인기가 있었고, 오늘날에는 제한적으로 사용되고 있다.이후 모델의 경우 DG는 인텔로 이전했습니다.Encor Computer는 m88k를 기반으로 Ancor-91 머신을 구축한 후 Infinity 90 시리즈로 완전히 새로운 디자인을 도입했습니다.그러나 이들 머신이 몇 대 팔렸는지는 불분명합니다.앵콜이 알파로 이동했다.

GEC 컴퓨터는 MC88100을 사용하여 GEC 4000 시리즈 컴퓨터 중 하나인 GEC 4310을 구축했습니다만, 메모리 관리의 문제로 인해 이전의 게이트 어레이 베이스 및 Am2900 베이스의 GEC 4000 시리즈 컴퓨터보다 성능이 저하되었습니다.BBN Butterfly 모델 TC-2000은 MC88100 프로세서를 사용하여 512개의 CPU로 확장되었습니다.Linotype-Hell은 이미지 조작을 위해 DaVinci 래스터 그래픽 에디터를 실행하는 "Power" 워크스테이션에서 88110을 사용했습니다.

MC88110은 출시되지 않은 NeXT 머신의 일부 버전인 NeXT RISC Workstation으로 만들어졌지만 프로젝트는 1993년에 모든 NeXT 하드웨어 프로젝트와 함께 취소되었습니다.일본 OMRON LUNA-88K의 4프로세서 머신은 m88k를 사용하여 카네기 멜론 대학의 마하 커널 프로젝트에서 단기간 사용되었습니다.1990년대 초 Northern Telecom은 DMS SuperNode 전화 스위치 패밀리의 중앙 프로세서로 MC88100과 MC88110을 사용했습니다.

대부분의 다른 사용자들은 훨씬 작았다.알파 마이크로시스템즈는 원래 모토로라 68000에서 88K 아키텍처로 이행할 계획이었고 내부적으로 유닉스 시스템 V를 실행하는 머신을 만들었지만 나중에 68K ^[11]파생 모델로 인해 폐기되었다.NCD는 88K X 터미널에서 88100(88200 제외)을 사용했습니다.Dolphin Server는 죽어가는 Norsk Data에서 파생된 88k 기반의 서버입니다.1988-1992년 동안 약 100대의 시스템이 출하되었습니다.

Virtuality는 SU2000 가상현실 아케이드 머신의 MC88110을 그래픽 프로세서로 사용했으며, 각 가상현실 헤드셋의 화면당 MC88110을 하나씩 사용했습니다.

임베디드 컴퓨터 공간에서는 F-15 S/MTD의 "Tri-channel VMS Computer"가 3중 장황한 컴퓨터에 ^[12]3개의 88000을 사용했습니다.

운영 체제 지원

모토로라는 88000 기반 시스템을 위해 UNIX System V 파생 모델인 System V/88을 출시했다.두 가지 주요 릴리스가 있습니다.릴리스 3.2 버전3 및 릴리스 4.0 ^[13]버전3Data General AViON 시스템은 DG/UX를 실행했습니다.OpenBSD 포트는 MVME 시스템,^[14] LUNA-88K 워크스테이션 ^[15]및 Data General AViON ^[16]시스템용으로 존재합니다.MVME ^[17]시스템용 비공식 실험 NetBSD 포트가 적어도1개 존재합니다.

메모들

레퍼런스

인용문

참고 문헌

• Alsup, Mitch (June 1990). "Motorola's 88000 Family Architecture". IEEE Micro. 10 (3): 48–66. doi:10.1109/40.56325. S2CID 30607775.
• "Lifting The Lid Off The Motorola 88000 – To Find Do-It-Yourself Co-Processors". TechMonitor. 14 September 1988.
• "Motorola's 88000 Risc In Full Volume Production". TechMonitor. 27 June 1989.
• "Motorola's Risc, Set To Go In April, Is Tailored For Unix". TechMonitor. 18 February 1988.

외부 링크

• m88k 웹사이트 m68k/m88k 레퍼런스 웹사이트
• Dolphin m88k Dolphin 서버 테크놀로지
• m88k 하드웨어 및 컴퓨터에 대한 Badabada.org