Motorola 6800 - Motorola 6800

Motorola 6800

Microprocesador Motorola MC6800
Información general
Lanzado	1974 ; Hace 47 años ( 1974 )
Fabricante (s) común (es)
Rendimiento
Max. Frecuencia de reloj de la CPU	1 MHz a 2 MHz
Ancho de datos	8
Ancho de la dirección	dieciséis
Arquitectura y clasificación
Conjunto de instrucciones	6800
Instrucciones	72
Especificaciones físicas
Transistores
Paquete (s)
Historia
Sucesor

El 6800 (" sesenta y ochocientos ") es un microprocesador de 8 bits diseñado y fabricado por primera vez por Motorola en 1974. El microprocesador MC6800 era parte del sistema de microcomputadora M6800 que también incluía circuitos integrados de interfaz en serie y paralelo , RAM , ROM y otros soportes papas fritas. Una característica de diseño significativa fue que la familia de circuitos integrados M6800 requería solo una fuente de alimentación de cinco voltios en un momento en que la mayoría de los otros microprocesadores requerían tres voltajes. El sistema de microordenador M6800 se anunció en marzo de 1974 y estaba en plena producción a finales de ese año.

El 6800 tiene un bus de direcciones de 16 bits que puede acceder directamente a 64 KB de memoria y un bus de datos bidireccional de 8 bits. Tiene 72 instrucciones con siete modos de direccionamiento para un total de 197 códigos de operación . El MC6800 original podría tener una frecuencia de reloj de hasta 1 MHz. Las versiones posteriores tenían una frecuencia de reloj máxima de 2 MHz.

Además de los circuitos integrados, Motorola también proporcionó un sistema completo de desarrollo de lenguaje ensamblador . El cliente puede utilizar el software en una computadora de tiempo compartido remoto o en un sistema de minicomputadora interno. El Motorola EXORciser era una computadora de escritorio construida con los circuitos integrados M6800 que se podían usar para crear prototipos y depurar nuevos diseños. Un paquete de documentación expansivo incluía hojas de datos en todos los circuitos integrados, dos manuales de programación en lenguaje ensamblador y un manual de aplicación de 700 páginas que mostraba cómo diseñar una terminal de computadora en el punto de venta .

El 6800 fue popular en periféricos de computadora , aplicaciones de equipos de prueba y terminales de punto de venta. También encontró uso en juegos de arcade y máquinas de pinball. El MC6802, introducido en 1977, incluía 128 bytes de RAM y un oscilador de reloj interno en el chip. El MC6801 y el MC6805 incluían RAM, ROM y E / S en un solo chip y eran populares en aplicaciones automotrices. El Motorola 6809 fue un diseño compatible actualizado.

Historia

Historia de Motorola en semiconductores

Motorola comenzó a fabricar semiconductores en la década de 1950.

Galvin Manufacturing Corporation fue fundada en 1928; el nombre de la empresa se cambió a Motorola en 1947. Comenzaron la producción comercial de transistores en una nueva instalación de 1,5 millones de dólares en Phoenix en 1955.

Los transistores y circuitos integrados de Motorola se utilizaron internamente para sus productos de comunicaciones, militares, automotrices y de consumo, y también se vendieron a otras empresas. En 1973, la División de Productos Semiconductores (SPD) tenía ventas de 419 millones de dólares y era la segunda empresa de semiconductores más grande después de Texas Instruments .

A principios de la década de 1970, Motorola inició un proyecto que desarrolló su primer microprocesador, el MC6800. A esto le siguieron los microcontroladores de un solo chip , como el MC6801 y el MC6805.

Equipo de desarrollo

Diagrama de bloques de un sistema de microordenador M6800

Motorola no relató el desarrollo del microprocesador 6800 de la forma en que Intel lo hizo con sus microprocesadores. En 2008, el Computer History Museum entrevistó a cuatro miembros del equipo de diseño del microprocesador 6800. Sus recuerdos pueden ser confirmados y ampliados por artículos de revistas y revistas escritos en ese momento.

El proyecto del microprocesador de Motorola comenzó en 1971 con un equipo compuesto por el diseñador Tom Bennett, el director de ingeniería Jeff LaVell, el comercializador de productos Link Young y los diseñadores de sistemas Mike Wiles, Gene Schriber y Doug Powell. Todos estaban ubicados en Mesa, Arizona , en el área metropolitana de Phoenix . Cuando se terminó el proyecto, Bennett tenía 17 diseñadores de chips y personal de distribución trabajando en cinco chips. LaVell tenía de 15 a 20 ingenieros de sistemas y había otro grupo de ingeniería de aplicaciones de tamaño similar.

Tom Bennett tenía experiencia en controles industriales y había trabajado para Victor Comptometer en la década de 1960 diseñando la primera calculadora electrónica que usaba CI MOS, la Victor 3900. En mayo de 1969, Ted Hoff le mostró a Bennett los primeros diagramas del Intel 4004 para ver si cumplía su calculadora necesita. Bennett se unió a Motorola en 1971 para diseñar circuitos integrados de calculadoras. Pronto fue asignado como arquitecto jefe del proyecto de microprocesador que produjo el 6800. Otros se han atribuido el mérito del diseño del 6800. En septiembre de 1975, Robert H. Cushman , editor de microprocesadores de la revista EDN , entrevistó a Chuck Peddle sobre el nuevo microprocesador 6502 de MOS Technology . Cushman luego le pidió a "Tom Bennett, arquitecto maestro del 6800", que comentara sobre este nuevo competidor. Después del proyecto 6800, Bennett trabajó en aplicaciones automotrices y Motorola se convirtió en un importante proveedor de microprocesadores utilizados en automóviles.

Jeff LaVell se incorporó a Motorola en 1966 y trabajó en la organización de marketing de la industria informática. LaVell había trabajado anteriormente para Collins Radio en su computadora C8500 que fue construida con circuitos integrados ECL de pequeña escala . En 1971, dirigió un grupo que examinó las necesidades de sus clientes existentes, como Hewlett-Packard , National Cash Register , Control Data Corporation (CDC) y Digital Equipment Corporation (DEC). Estudiarían los productos del cliente e intentarían identificar funciones que podrían implementarse en circuitos integrados más grandes a un costo menor. El resultado de la encuesta fue una familia de 15 bloques de construcción; cada uno podría implementarse en un circuito integrado. Algunos de estos bloques se implementaron en la versión inicial de M6800 y se agregaron más en los próximos años. Para evaluar la arquitectura 6800 mientras se diseñaba el chip, el equipo de LaVell construyó un circuito equivalente usando 451 circuitos integrados TTL de pequeña escala en cinco placas de circuito de 10 por 10 pulgadas (25 por 25 cm). Más tarde, redujeron esto a 114 circuitos integrados en una placa mediante el uso de ROM y dispositivos lógicos MSI (integración de escala media).

John Buchanan era diseñador de memoria en Motorola cuando Bennett le pidió que diseñara un duplicador de voltaje para el 6800. Los IC MOS de canal n típicos requerían tres fuentes de alimentación: -5 voltios, +5 voltios y +12 voltios. La familia M6800 debía usar solo uno, +5 voltios. Fue fácil eliminar el suministro de -5 voltios mediante el uso de un inversor de voltaje interno , pero la lógica del modo de mejora también necesitaba un suministro de 10 a 12 voltios. Para abordar esto, el diseño agregó un duplicador de voltaje en el chip. Buchanan hizo el diseño, análisis y diseño del circuito del microprocesador 6800. Recibió patentes sobre el duplicador de voltaje y el diseño del chip 6800. Rod Orgill ayudó a Buchanan con análisis y diseño de chips 6800. Más tarde, Orgill diseñaría el microprocesador MOS Technology 6501 que era compatible con el socket del 6800.

Bill Lattin se unió a Motorola en 1969 y su grupo proporcionó las herramientas de simulación por computadora para caracterizar los nuevos circuitos MOS en el 6800. Lattin y Frank Jenkins habían asistido a UC Berkeley y habían estudiado simuladores de circuitos de computadora con Donald Pederson , el diseñador del simulador de circuitos SPICE . El simulador de Motorola, MTIME, era una versión avanzada del simulador de circuitos TIME que Jenkins había desarrollado en Berkeley. El grupo publicó un documento técnico, "Modelado de dispositivos MOS para la implementación de computadoras" en 1973 que describe una "tecnología de canal n de suministro único de 5 V" que opera a 1 MHz. Podrían simular un circuito 50 MOSFET en una computadora central IBM 370/165. En noviembre de 1975, Lattin se unió a Intel para trabajar en su microprocesador de próxima generación.

Bill Mensch se incorporó a Motorola en 1971 después de graduarse de la Universidad de Arizona. Había trabajado varios años como técnico en electrónica antes de obtener su título BSEE. El primer año en Motorola fue una serie de rotaciones de tres meses a través de cuatro áreas diferentes. Mensch hizo un diagrama de flujo para un módem que se convertiría en el 6860. También trabajó en el grupo de aplicaciones que estaba definiendo el sistema M6800. Después de este año de formación, fue asignado al equipo de desarrollo del Adaptador de interfaz periférica (PIA) 6820 . Mensch fue uno de los principales contribuyentes al diseño de este chip y recibió una patente sobre el diseño de IC y fue nombrado co-inventor de otras siete patentes del sistema M6800. Más tarde, Mensch diseñaría el microprocesador MOS Technology 6502 .

MIKBUG fue parte del amplio soporte de microcomputadoras M6800 desarrollado por el Grupo de Ingeniería de Aplicaciones de Motorola.

Mike Wiles era ingeniero de diseño en el grupo de Jeff LaVell e hizo numerosas visitas de clientes a Tom Bennett durante la fase de definición del producto 6800. Está incluido como inventor en dieciocho 6800 patentes, pero es más conocido por un programa informático, MIKBUG . Este era un monitor para un sistema informático 6800 que permitía al usuario examinar el contenido de la RAM y guardar o cargar programas en cinta. Este programa de 512 bytes ocupaba la mitad de una ROM MCM6830. Esta ROM se utilizó en el kit de evaluación de diseño Motorola MEK6800 y en los primeros kits de computadora para pasatiempos. Wiles se quedó con Motorola, se mudó a Austin y ayudó a diseñar el microcontrolador MC6801 que se lanzó en 1978.

Chuck Peddle se unió al equipo de diseño en 1973 después de que se hizo el diseño del procesador 6800, pero contribuyó al diseño general del sistema y a varios chips periféricos, particularmente la interfaz paralela 6820 (PIA). Peddle figura como inventor en dieciséis patentes de Motorola, la mayoría tiene seis o más coinventores. Al igual que los otros ingenieros del equipo, Peddle visitó a los clientes potenciales y solicitó sus comentarios. Peddle y John Buchanan construyeron uno de los primeros 6800 tableros de demostración. En agosto de 1974, Chuck Peddle dejó Motorola y se unió a una pequeña empresa de semiconductores en Pensilvania, MOS Technology . Allí dirigió el equipo que diseñó la familia de microprocesadores 6500.

Diseño de microprocesador MC6800

Un microprocesador Motorola MC6800 registra y líneas de E / S

El Motorola 6800 y el Intel 8080 se diseñaron al mismo tiempo y tenían una función similar. El 8080 fue una extensión y mejora del Intel 8008, que a su vez fue una implementación LSI del diseño de CPU basado en TTL utilizado en el Datapoint 2200 . La arquitectura 6800 era un diseño LSI compatible con TTL modelado a partir del procesador DEC PDP-11 .

El 6800 tenía un bus de datos bidireccional de 8 bits, un bus de direcciones de 16 bits que podía direccionar 64 KB de memoria y venía en un paquete DIP de 40 pines . El 6800 tenía dos acumuladores de 8 bits, un registro de índice de 16 bits y un puntero de pila de 16 bits. El modo de direccionamiento directo, a menudo conocido como página cero en otros procesadores, permitió un acceso rápido a los primeros 256 bytes de memoria. Los dispositivos de E / S se direccionaron como memoria, por lo que no hubo instrucciones de E / S especiales. Cuando se reinició el 6800, cargó el contador de programa desde la dirección más alta y comenzó la ejecución en la ubicación de memoria almacenada allí.

El 6800 tenía un control de tres estados que inhabilitaba el bus de direcciones para permitir el acceso directo a la memoria de otro dispositivo . Por ejemplo, un controlador de disquete podría cargar datos en la memoria sin requerir ningún soporte de la CPU. Incluso era posible que dos procesadores 6800 tuvieran acceso a la misma memoria. Sin embargo, en la práctica, los sistemas de tal complejidad generalmente requerían el uso de transceptores de bus externos para controlar el bus del sistema; en tales circuitos, el control de bus en el procesador se desactivó por completo a favor de utilizar las capacidades similares del transceptor de bus. En contraste, el 6802 prescindió por completo de este control en chip para liberar pines para otras funciones en el mismo paquete de 40 pines que el 6800, pero esta funcionalidad aún podría lograrse utilizando un transceptor de bus externo.

Los IC MOS solían utilizar señales de reloj dual (un reloj de dos fases ) en la década de 1970. Estos se generaron externamente para el 6800, el 6800 tenía una frecuencia de reloj mínima de 100 kHz e inicialmente funcionaba a una frecuencia máxima de 1 MHz. Las versiones de mayor velocidad del 6800 se lanzaron en 1976.

Otras divisiones de Motorola desarrollaron componentes para la familia M6800. El Departamento de Productos de Componentes diseñó el IC de reloj bifásico MC6870, y el grupo de Productos de Memoria proporcionó una línea completa de ROM y RAM. El generador de velocidad de bits MC14411 del grupo CMOS proporcionó un reloj de 75 a 9600 baudios para la interfaz en serie MC6850. Los búferes para los buses de datos y direcciones eran productos estándar de Motorola. Motorola podría suministrar todos los circuitos integrados, transistores y diodos necesarios para construir una computadora basada en MC6800.

CI MOS

Una oblea de silicio que contiene muchos chips de circuitos integrados.

Los chips semiconductores de óxido metálico (MOS) de primera generación utilizaban transistores de efecto de campo de canal p, conocidos como MOSFET de canal p (el canal p describe la configuración del transistor). Estos circuitos integrados se utilizaron en calculadoras y en el primer microprocesador, el Intel 4004. Eran fáciles de producir pero eran lentos y difíciles de conectar con los circuitos integrados de lógica digital TTL populares . Un circuito integrado MOS de canal n podía funcionar dos o tres veces más rápido y era compatible con TTL. Eran mucho más difíciles de producir debido a una mayor sensibilidad a la contaminación que requería una línea de producción ultra limpia y un control meticuloso del proceso. Motorola no tenía una capacidad de producción MOS de canal n y tuvo que desarrollar una para la familia 6800.

Los circuitos integrados de prueba MOS de canal n de Motorola se completaron a fines de 1971 y estos indicaron que la frecuencia de reloj se limitaría a 1 MHz. Estos usaban transistores MOS de "modo de mejora". Había una tecnología de fabricación más nueva que usaba transistores MOS de "modo de agotamiento" como cargas, lo que permitiría circuitos más pequeños y más rápidos (esto también se conocía como nMOS de carga de agotamiento ). El procesamiento en "modo de agotamiento" requería pasos adicionales, por lo que Motorola decidió quedarse con el "modo de mejora" para el nuevo diseño de voltaje de suministro único. La frecuencia de reloj de 1 MHz significaba que los diseñadores de chips tendrían que idear varias innovaciones arquitectónicas para acelerar el rendimiento del microprocesador. Estos circuitos resultantes eran más rápidos pero requerían más área en el chip.

En la década de 1970, los semiconductores se fabricaron en obleas de silicio de 75 mm de diámetro . Cada oblea podría producir de 100 a 200 chips o matrices de circuitos integrados. La literatura técnica indicaría la longitud y el ancho de cada chip en "milésimas de pulgada" (0,001 pulgadas). La práctica actual de la industria es indicar el área de chips. El procesamiento de obleas requería varios pasos y aparecían fallas en varios lugares de la oblea durante cada paso. Cuanto más grande sea el chip, es más probable que encuentre un defecto. El porcentaje de virutas de trabajo, o rendimiento, disminuyó abruptamente para las virutas de más de 160 milésimas de pulgada (4 mm) de lado.

El tamaño objetivo para el 6800 fue de 180 mils (4,6 mm) en cada lado, pero el tamaño final fue de 212 mils (5,4 mm) con un área de 29,0 mm ² . A 180 milésimas de pulgada, una oblea de 3 pulgadas (76 mm) puede contener alrededor de 190 virutas, 212 milésimas de pulgada lo reducen a 140 virutas. Con este tamaño, el rendimiento puede ser del 20% o 28 chips por oblea. El informe anual de 1975 de Motorola destaca el nuevo microprocesador MC6800, pero tiene varios párrafos sobre los "problemas de rendimiento de MOS". El problema de rendimiento se resolvió con una revisión de diseño iniciada en 1975 para utilizar el modo de agotamiento en los dispositivos de la familia M6800. El tamaño de la matriz 6800 se redujo a 160 milésimas de pulgada (4 mm) por lado con un área de 16,5 mm ² . Esto también permitió velocidades de reloj más rápidas, el MC68A00 funcionaría a 1,5 MHz y el MC68B00 a 2,0 MHz. Las nuevas piezas estuvieron disponibles en julio de 1976.

Introducción a la familia M6800

Un anuncio inicial del sistema de microcomputadoras de la familia M6800 de Motorola

La edición del 7 de marzo de 1974 de Electronics tenía una historia de dos páginas sobre el microprocesador Motorola MC6800 junto con el adaptador de interfaz periférica MC6820, el adaptador de interfaz de comunicaciones MC6850, el MCM6810 de 128 bytes de RAM y el MCM6830 de 1024 bytes de ROM. A esto le siguió un artículo de ocho páginas en el número del 18 de abril de 1974, escrito por el equipo de diseño de Motorola. Este número también tenía un artículo que presentaba el Intel 8080.

Los procesadores Intel 8080 y Motorola MC6800 comenzaron a distribuirse alrededor de diciembre de 1972. Los primeros chips 8080 en funcionamiento se produjeron en enero de 1974 y el primer anuncio público fue en febrero de 1974. El 8080 usó el mismo proceso MOS de canal N de tres voltajes que los chips de memoria existentes de Intel. permitiendo que la producción completa comience ese mes de abril.

Los primeros chips MC6800 en funcionamiento se produjeron en febrero de 1974 y se entregaron muestras de ingeniería a clientes selectos. Hewlett-Packard en Loveland, Colorado quería la MC6800 para una nueva calculadora de escritorio y tenía un sistema prototipo funcionando en junio. El MC6800 utilizó un nuevo proceso MOS de canal N de voltaje único que resultó ser muy difícil de implementar. El sistema de microcomputadora M6800 finalmente estaba en producción en noviembre de 1974. Motorola igualó el precio de Intel para un solo microprocesador, $ 360. (El IBM System / 360 era una computadora muy conocida en ese momento). En abril de 1975, el kit de diseño de microcomputadora MEK6800D1 se ofreció por $ 300. El kit incluía los seis chips de la familia M6800 más manuales de aplicación y programación. El precio de un solo microprocesador MC6800 era de 175 dólares.

Link Young fue el comercializador de productos que desarrolló el enfoque de sistema total para el lanzamiento de la familia M6800. Además de lanzar un conjunto completo de chips de soporte con el microprocesador 6800, Motorola ofreció un sistema de desarrollo de software y hardware. Las herramientas de desarrollo de software estaban disponibles en computadoras remotas de tiempo compartido o el código fuente estaba disponible para que el cliente pudiera usar un sistema informático interno. El software que se ejecutaría en un sistema de microprocesador se escribía normalmente en lenguaje ensamblador. El sistema de desarrollo constaba de un editor de texto, un ensamblador y un simulador. Esto permitió al desarrollador probar el software antes de que se completara el sistema de destino. El desarrollo de hardware fue una computadora de escritorio construida con CPU de la familia M6800 y periféricos conocidos como EXORcisor. Motorola ofreció un curso de diseño de microprocesadores de tres a cinco días para el hardware y software 6800. Este enfoque orientado a sistemas se convirtió en la forma estándar en la que se introdujeron nuevos microprocesadores.

Ruptura del equipo de diseño

El principal esfuerzo de diseño de la familia M6800 se completó a mediados de 1974 y muchos ingenieros abandonaron el grupo o la empresa. Varios factores llevaron a la disolución del grupo de diseño.

Motorola había abierto una nueva instalación de semiconductores MOS en Austin, Texas. Todo el equipo de ingeniería estaba programado para trasladarse allí en 1975. A muchos de los empleados les gustaba vivir en el suburbio de Mesa en Phoenix y estaban muy preocupados por mudarse a Austin. Los líderes del equipo no tuvieron éxito en sus súplicas a la alta dirección sobre el aplazamiento de la mudanza.

Una recesión golpeó a la industria de los semiconductores a mediados de 1974 y provocó miles de despidos. Una edición de noviembre de 1974 de la revista Electronics informa que Motorola había despedido a 4.500 empleados, Texas Instruments 7.000 y Signetics 4.000. La División de Productos Semiconductores de Motorola perdería treinta millones de dólares en los próximos 12 meses y había rumores de que el grupo de CI sería vendido. Motorola no vendió la división, pero cambiaron la administración y la organización. A fines de 1974, Intel despidió a casi un tercio de sus 3.500 empleados. El negocio de MOS IC se recuperó, pero la seguridad laboral no se dio por sentada en 1974 y 1975.

Chuck Peddle (y otros ingenieros de Motorola) habían estado visitando a los clientes para explicar los beneficios de los microprocesadores. Tanto Intel como Motorola habían fijado inicialmente el precio de un solo microprocesador en 360 dólares. Muchos clientes dudaban en adoptar esta nueva tecnología de microprocesador con un precio tan alto. (El precio real de las cantidades de producción era mucho más bajo). A mediados de 1974, Peddle propuso un microprocesador simplificado que podría venderse a un precio mucho más bajo. La estrategia de "familia total de productos" de Motorola no se centró en el precio de MPU sino en reducir el costo total de diseño del cliente. Su objetivo inmediato era poner en producción su sistema completo y trabajarían en mejoras en 1975.

Anuncio introductorio del microprocesador MOS Technology MCS6501 en agosto de 1975

Peddle continuó trabajando para Motorola mientras buscaba inversores para su nuevo concepto de microprocesador. En agosto de 1974, Chuck Peddle dejó Motorola y se unió a una pequeña empresa de semiconductores en Pensilvania, MOS Technology. Le siguieron otros siete ingenieros de Motorola: Harry Bawcum, Ray Hirt, Terry Holdt, Mike James, Will Mathis, Bill Mensch y Rod Orgill. El grupo de Peddle en MOS Technology desarrolló dos nuevos microprocesadores que eran compatibles con los chips periféricos de Motorola como el 6820 PIA. Rod Orgill diseñó el procesador MCS6501 que se conectaría a un zócalo MC6800 y Bill Mensch hizo el MCS6502 que tenía el circuito de generación de reloj en el chip. Estos microprocesadores no ejecutarían 6800 programas porque tenían una arquitectura y un conjunto de instrucciones diferentes. El objetivo principal era un microprocesador que se vendería por menos de $ 25. Esto se haría eliminando características no esenciales para reducir el tamaño del chip. Se utilizó un puntero de pila de 8 bits en lugar de uno de 16 bits. Se omitió el segundo acumulador. Los búferes de direcciones no tenían un modo de tres estados para transferencias de datos de acceso directo a memoria (DMA). El objetivo era reducir el tamaño de la viruta a 153 mils x 168 mils (3,9 mm x 4,3 mm).

Chuck Peddle fue un portavoz muy eficaz y los microprocesadores de MOS Technology recibieron una amplia cobertura en la prensa especializada. Uno de los primeros fue una historia de página completa sobre los microprocesadores MCS6501 y MCS6502 en la edición del 24 de julio de 1975 de la revista Electronics . Las historias también se publicaron en EE Times (24 de agosto de 1975), EDN (20 de septiembre de 1975), Electronic News (3 de noviembre de 1975) y Byte (noviembre de 1975). Los anuncios del 6501 aparecieron en varias publicaciones la primera semana de agosto de 1975. El 6501 estaría a la venta en la feria comercial WESCON en San Francisco, del 16 al 19 de septiembre de 1975, por $ 20 cada uno. En septiembre de 1975, los anuncios incluían los microprocesadores 6501 y 6502. El 6502 solo costaría $ 25.

Motorola respondió al microprocesador de $ 20 de MOS Technology reduciendo inmediatamente el precio unitario del microprocesador 6800 de $ 175 a $ 69 y luego demandó a MOS Technology en noviembre de 1975. Motorola afirmó que los ocho ex ingenieros de Motorola utilizaron información técnica desarrollada en Motorola en el diseño de los microprocesadores 6501 y 6502. El otro negocio de MOS Technology, los chips de calculadora, estaba disminuyendo debido a una guerra de precios con Texas Instruments, por lo que su patrocinador financiero, Allen-Bradley , decidió limitar las posibles pérdidas y vendió los activos de MOS Technology a los fundadores. La demanda se resolvió en abril de 1976 cuando MOS Technology dejó caer el chip 6501 que se conectaría a un zócalo Motorola 6800 y otorgaría la licencia a los chips periféricos de Motorola. Motorola redujo el precio unitario del 6800 a 35 dólares.

La demanda de MOS Technology vs. Motorola ha desarrollado una narrativa de David y Goliat a lo largo de los años. Un punto fue que Motorola no tenía patentes sobre la tecnología. Esto era técnicamente cierto cuando se presentó la demanda a fines de 1975. El 30 de octubre de 1974, antes de que se lanzara el 6800, Motorola presentó numerosas solicitudes de patentes sobre la familia de microprocesadores, y posteriormente se otorgaron más de veinte patentes. El primero fue para Tom Bennett el 8 de junio de 1976 para el bus de direcciones internas 6800. El segundo fue para Bill Mensch el 6 de julio de 1976 por el diseño de chips 6820. Muchas de estas patentes nombraron a varios de los ingenieros salientes como co-inventores. Estas patentes cubrían el bus 6800 y cómo los chips periféricos interactuaban con el microprocesador.

Múdate a Austin

Los chips de la familia M6800 se rediseñaron para utilizar tecnología de modo de agotamiento. El MC6820 PIA se convirtió en MC6821.

Gary Daniels estaba diseñando circuitos integrados para relojes de pulsera electrónicos cuando Motorola apagó su unidad electrónica de relojes. Tom Bennett le ofreció un trabajo en el grupo de microprocesadores en noviembre de 1974. Bennett no quería dejar el área de Phoenix, por lo que Gary Daniels dirigió el desarrollo del microprocesador en Austin. (Daniels fue el gerente de diseño de microprocesadores durante los siguientes diez años antes de ser ascendido a vicepresidente).

La primera tarea fue rediseñar la MPU 6800 para mejorar el rendimiento de fabricación y operar a un reloj más rápido. Este diseño utilizaba tecnología de modo de agotamiento y se conocía internamente como MC6800D. El recuento de transistores pasó de 4000 a 5000, pero el área de la matriz se redujo de 29,0 mm ² a 16,5 mm ² (lo que permitió reducir el precio de la CPU a 35 dólares). La frecuencia máxima de reloj para las partes seleccionadas se duplicó a 2 MHz. Los otros chips de la familia M6800 también se rediseñaron para usar tecnología de modo de agotamiento. El adaptador de interfaz periférica tuvo un ligero cambio en las características eléctricas de los pines de E / S, por lo que el MC6820 se convirtió en el MC6821. Estos nuevos CI se completaron en julio de 1976.

Un nuevo chip generador de reloj de bajo costo, el MC6875, fue lanzado en 1977. Reemplazó al IC híbrido MC6870 de $ 35. El MC6875 venía en un paquete de inmersión de 16 pines y podía usar cristal de cuarzo o una red de condensadores de resistencia.

Otro proyecto consistía en incorporar 128 bytes de RAM y el generador de reloj en un solo chip de 11.000 transistores. El microprocesador MC6802 se lanzó en marzo de 1977. El chip MC6846 complementario tenía una ROM de 2048 bytes, un puerto bidireccional de 8 bits y un temporizador programable. Este era un microordenador de dos chips. El 6802 tiene un oscilador en chip que utiliza un cristal de cuarzo externo de 4 MHz para producir el reloj bifásico de 1 MHz. La RAM interna de 128 bytes podría desactivarse conectando a tierra un pin y los dispositivos con RAM defectuosa se vendieron como MC6808.

En 1978 se introdujo una serie de chips periféricos. El contador programable MC6840 tenía tres contadores binarios de 16 bits que se podían utilizar para la medición de frecuencia, el recuento de eventos o la medición de intervalos. El controlador de acceso directo a memoria MC6844 podría transferir datos desde un controlador de E / S a la RAM sin cargar el microprocesador MC6800. El controlador CRT MC6845 (CRTC) proporcionó la lógica de control para un terminal de computadora basado en caracteres. El 6845 tenía soporte para un lápiz óptico , una alternativa al mouse de la computadora.

El MC6845 era un chip muy popular: incluso se usó en el Adaptador de pantalla monocromo original de IBM y en el Adaptador de gráficos en color de IBM original para la PC IBM y sus sucesores, donde el 6845 se usó con una CPU Intel 8088. Durante la época de los embargos de tecnología de la guerra fría, se produjo en Bulgaria un clon 6845 llamado CM607. La tarjeta IBM Enhanced Graphics Adapter (EGA) posterior contenía un chip IBM personalizado (el EGA CRTC) que reemplazó al Motorola 6845, agregando muchas mejoras, de una manera mayormente compatible. La matriz de IBM de gráficos de vídeo (VGA), que se convirtió en omnipresente (hasta el punto de que todavía se emula como la funcionalidad básica de la mayoría de los chips de adaptadores de vídeo moderna PC) incorpora un casi superconjunto compatible del EGA CRTC, compatible con la mayoría-aún con el MC6845 (pero en este punto sin el soporte del lápiz óptico, que retuvo el EGA CRTC).

El MC6801 era un microordenador de un solo chip (que hoy también se llamaría microcontrolador) que incorporaba una CPU 6802 con 128 bytes de RAM, una ROM de 2 KB, un temporizador de 16 bits, 31 líneas de E / S paralelas programables y una serie. Puerto. (El MC6803 era el mismo excepto sin la ROM y con menos configuraciones de bus diferentes). También podría usar las líneas de E / S como buses de datos y direcciones para conectarse a los periféricos estándar M6800. El 6801 ejecutaría el código 6800, pero tenía diez instrucciones adicionales y se redujo el tiempo de ejecución de las instrucciones clave. Los dos acumuladores de 8 bits podrían actuar como un solo acumulador de 16 bits para sumas, restas y multiplicaciones de doble precisión. Inicialmente fue diseñado para uso automotriz, con General Motors como cliente principal. La primera aplicación fue una computadora de viaje para el Cadillac Seville 1978. Este chip de transistores de 35.000 era demasiado caro para su adopción a gran escala en automóviles, por lo que se diseñó un microordenador de un solo chip MC6805 de función reducida.

El MC6801 fue uno de los primeros microprocesadores con una instrucción de multiplicación.

El Hitachi HD6303 (que no debe confundirse con el Hitachi 6309 ) es una reimplementación de segunda fuente del Motorola MC6803, con algunas instrucciones adicionales y una implementación un poco más rápida de la instrucción de multiplicación 8x8. El Hitachi HD6303 se utiliza en el primer PDA, el 1984 Psion Organizer . El Hitachi HD6303 también se utilizó en el "Pocket Telex" de 1983.

El MC 6809 fue el microprocesador de 8 bits más avanzado producido por Motorola. Tenía un nuevo conjunto de instrucciones que era similar al 6800 pero abandonaba la compatibilidad con el código de operación para mejorar el rendimiento y la compatibilidad con idiomas de alto nivel; el 6809 y el 6800 eran compatibles con el software en el sentido de que los ensambladores podían (y generalmente lo hacían) generar código que era equivalente a 6800 códigos de operación que el 6809 no emulaba directamente. En ese sentido, el 6809 era compatible con el 6800. El 6809 tenía dos registros de índice de 16 bits, dos punteros de pila de 16 bits y muchas instrucciones para realizar operaciones de 16 bits, incluida la primera instrucción de multiplicación de 8 bits (que genera un producto de 16 bits) en un microprocesador. Otros puntos clave del diseño 6809 fueron el soporte total tanto para el código independiente de la posición ( código objeto que puede ejecutarse donde sea que esté cargado en la memoria) como para el código reentrante (código objeto que se puede volver a invocar cuando se interrumpe o llamándose a sí mismo de forma recursiva), características que antes solo se veían en máquinas mucho más grandes, como los mainframes IBM 360.

Uso en computadoras personales

El sistema informático SWTPC 6800, introducido en noviembre de 1975, se basó en el conjunto de chips del kit de evaluación de diseño MEK6800.

MITS Altair 680

El MITS Altair 8800 , la primera computadora personal exitosa, usó el microprocesador Intel 8080 y apareció en la portada de enero de 1975 de Popular Electronics . Las primeras computadoras personales que usaban el Motorola 6800 se introdujeron a fines de 1975. Sphere Corporation de Bountiful, Utah, publicó un anuncio de un cuarto de página en la edición de julio de 1975 de Radio-Electronics por un equipo de computadora de $ 650 USD con un microprocesador de 6800 y 4 kilobytes de RAM. , una placa de video y un teclado. Esto mostraría 16 líneas de 32 caracteres en un televisor o monitor. Los kits de computadora Sphere comenzaron a enviarse en noviembre de 1975. Southwest Technical Products Corporation de San Antonio, Texas, anunció oficialmente su sistema informático SWTPC 6800 en noviembre de 1975. Wayne Green visitó SWTPC en agosto de 1975 y describió el kit de computadora SWTPC completo con fotos de un en el número 73 de octubre de 1975 . El SWTPC 6800 se basó en el conjunto de chips del kit de evaluación de diseño MEK6800 de Motorola y utilizó el software MIKBUG ROM. El MITS Altair 680 apareció en la portada de la edición de noviembre de 1975 de Popular Electronics . El Altair 680 usaba un microprocesador 6800 y, a diferencia de la máquina SWTPC, también tenía un panel frontal con interruptores de palanca y LED. El diseño inicial tuvo que ser revisado y las primeras entregas del Altair 680B fueron en abril de 1976.

Sphere era una pequeña empresa de nueva creación y tenía dificultades para entregar todos los productos que anunciaban. Solicitaron una bancarrota del Capítulo 11 en abril de 1977. El Altair 680B era popular, pero MITS centró la mayoría de los recursos en su sistema informático Altair 8800 y abandonaron el mercado de pasatiempos en 1978. El equipo Southwest Technical Products fue el equipo personal basado en 6800 de mayor éxito. computadora. Otras empresas, por ejemplo, Smoke Signal Broadcasting (California), Gimix (Chicago), Midwest Scientific (Olathe, Kansas) y Helix Systems (Hazelwood, Missouri), comenzaron a producir placas y sistemas completos compatibles con el bus SWTPC 6800. Technical Systems Consultants de West Lafayette, Indiana, suministró software basado en cinta para las computadoras basadas en 6800 (y posteriormente 6809) y, una vez que los sistemas de disco estuvieron disponibles, los sistemas operativos y el software de disco también. Los sistemas 8080 fueron mucho más populares que los 6800.

El sistema informático de gráficos Tektronix 4051 utilizó un microprocesador 6800.

El sistema de computación gráfica Tektronix 4051 se introdujo en octubre de 1975. Era una computadora de escritorio profesional que tenía un microprocesador 6800 con hasta 32 KB de RAM de usuario, 300 KB de almacenamiento en cinta magnética, BASIC en ROM y una pantalla gráfica de 1024 por 780. El Tektronix 4051 se vendió por $ 7000 (equivalente a $ 33,700 en 2020), bastante más que las computadoras personales que usaban el 6800.

El procesador 6800 también se utilizó en la consola de juegos APF MP1000 .

La arquitectura y el conjunto de instrucciones del 6800 fueron fáciles de entender para los principiantes y Heathkit desarrolló un curso de microprocesador y el entrenador ET3400 6800. El curso y el formador resultaron populares entre las personas y las escuelas.

La arquitectura de microprocesador de 8 bits de próxima generación de Motorola, el MC6809 (1979), no era compatible con código binario con el 6800, pero casi todo el código ensamblador se ensamblaba y se ejecutaba en el 6809; Los chips periféricos de la familia 6800 funcionaron de forma natural.

Código de ejemplo

El siguiente código fuente en lenguaje ensamblador 6800 es para una subrutina nombrada memcpyque copia un bloque de bytes de datos de un tamaño dado de una ubicación a otra. El bloque de datos se copia un byte a la vez, de la dirección más baja a la más alta.

; memcpy --
; Copy a block of memory from one location to another.
; Called as a subroutine, note return to saved PC addr on exit
; Entry parameters
;      cnt - Number of bytes to copy
;      src - Address of source data block
;      dst - Address of target data block

cnt         dw      $0000       ; sets aside space for memory addr
src         dw      $0000       ; sets aside space for memory addr
dst         dw      $0000       ; sets aside space for memory addr

memcpy      public
            ldab    cnt+1       ;Set B = cnt.L
            beq     check       ;If cnt.L=0, goto check
loop        ldx     src         ;Set IX = src
            lda     ix          ;Load A from (src)
            inx                 ;Set src = src+1
            stx     src
            ldx     dst         ;Set IX = dst
            sta     ix          ;Store A to (dst)
            inx                 ;Set dst = dst+1
            stx     dst
            decb                ;Decr B
            bne     loop        ;Repeat the loop
            stab    cnt+1       ;Set cnt.L = 0
check       tst     cnt+0       ;If cnt.H=0,
            beq     done        ;Then quit
            dec     cnt+0       ;Decr cnt.H
            ; loop back and do 256*(cnt.H+1) more copies (B=0) 
            bra     loop        ;Repeat the loop
done        rts                 ;Return

Periféricos

Lista de "Componentes de microcomputadoras de Motorola", noviembre de 1978

Segundas fuentes

Un requisito común para las empresas de fabricación era exigir dos o más fuentes para cada parte de los productos que fabricaban. Esto aseguró que pudieran obtener repuestos si un proveedor tenía problemas financieros o un desastre. Inicialmente, Motorola seleccionó American Microsystems Inc (AMI) como una segunda fuente para la familia M6800. Posteriormente se agregaron los semiconductores Hitachi, Fujitsu, Fairchild, Rockwell y Thomson.

Rochester Electronics fue autorizado por Freescale / Motorola en 2014 para continuar fabricando cualquiera de los periféricos y procesadores de 8 bits de esta era. Rochester se especializa en la duplicación de dispositivos totalmente autorizados. Freescale ha proporcionado todos los archivos de diseño de origen para habilitar Rochester Electronics para este producto y otros. A fines de 2016, Rochester estaba completamente calificado y enviaba el procesador MC6802, el MC6840 PTM y el procesador MC6809 (incluidas las versiones MC68A09 y MC68B09) y todavía se puede comprar hoy.

• 

  AMI S6800 MPU

• 

  Atari 90-6001

• 

  Fairchild F6802P y un AMI S6820 PIA

• 

  Hitachi HD46800

Historias orales

• "Panel de historia oral del microprocesador Intel 8080" Steve Bisset, Federico Faggin, Hal Feeney, Edward Gelbach, Ted Hoff, Stan Mazor, Masatoshi Shima, Museo de Historia de la Computación, 26 de abril de 2007, moderador: David House.
• "Panel de historia oral del microprocesador Zilog Z80" Federico Faggin, Masatoshi Shima, Ralph Ungermann. Museo de Historia de la Computación, 27 de abril de 2007, moderador: Michael Slater.
• "Panel de historia oral de Motorola 6800" Thomas H. Bennett, John Ekiss, William (Bill) Lattin, Jeff Lavell. Museo de Historia de la Computación, 28 de marzo de 2008, moderador: David Laws.
• Entrevista con William Mensch Stanford y el Proyecto Silicon Valley, 9 de octubre de 1995. Transcripción

Ver también

• EXORmacs , un sistema de seguimiento para procesadores M68000
• Sucesor de Motorola 68000 de 16/32 bits

Referencias

Otras lecturas

• Programación en lenguaje ensamblador 6800 ; 1ª Ed; Lance Leventhal; Osborne / McGraw-Hill; 484 páginas; 1978; ISBN  978-0931988127 . (archivo)
• Técnicas de interconexión de microprocesadores ; 3ª Ed; Rodnay Zaks y Austin Lesea; Sybex; 466 páginas; 1979; ISBN  978-0-89588-029-1 . (archivo)

enlaces externos

• Manual de aplicaciones del MC6800 de 1975: mucha información
• Manual de usuario de MDOS
• Emulador Motorola Exorciser para Windows
• Emulador de código abierto Motorola Exorciser y SWTPC para Linux / Cygwin
• MIKBUG
• Imágenes y descripciones de 680x en cpu-collection.de
• Resumen del conjunto de instrucciones
• Simulador de applet de Java de un microprocesador M6800 simplificado
• Visual 6800 en JavaScript - simulador gráfico a nivel de transistor
• Resumen del conjunto de instrucciones