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 microcomputadoras M6800 (más tarde llamado 68xx [1] ) que también incluía circuitos integrados de interfaz serial y paralela , RAM , ROM y otros chips de soporte. Una característica de diseño significativa era que la familia de circuitos integrados M6800 requería solo una única fuente de alimentación de cinco voltios en una época en la que la mayoría de los demás microprocesadores requerían tres voltajes. El sistema de microcomputadoras M6800 se anunció en marzo de 1974 y estaba en plena producción a fines de ese año. [2] [3]
El 6800 tiene un bus de direcciones de 16 bits que puede acceder directamente64 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 podía tener una frecuencia de reloj de hasta1 MHz . Las versiones posteriores tenían una frecuencia de reloj máxima de2 MHz . [4] [5]
Además de los circuitos integrados, Motorola también proporcionó un sistema completo de desarrollo en lenguaje ensamblador . El cliente podía utilizar el software en una computadora de tiempo compartido remota o en un sistema de minicomputadoras interno . El Motorola EXORciser era una computadora de escritorio construida con los circuitos integrados M6800 que podía usarse para crear prototipos y depurar nuevos diseños. Un paquete de documentación expansivo incluía hojas de datos sobre 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 punto de venta (una caja registradora computarizada ) en torno al 6800. [6]
El 6800 fue popular en periféricos de computadora , aplicaciones de equipos de prueba y terminales de punto de venta. También se ha utilizado en juegos de arcade [7] y máquinas de pinball. [8] El MC6802, introducido en 1977, incluía 128 bytes de RAM y un oscilador de reloj interno en chip. El MC6801 y el MC6805 incluían RAM, ROM y E/S en un solo chip y fueron populares en aplicaciones automotrices. Algunos modelos MC6805 integraron una Interfaz Periférica Serial (SPI). [9] El Motorola 6809 fue un diseño compatible actualizado.
Galvin Manufacturing Corporation se fundó en 1928; el nombre de la empresa se cambió a Motorola en 1947. Comenzó la producción comercial de transistores en una nueva instalación de US$1,5 millones en Phoenix, Arizona, en 1955. [10]
A mediados de los años 1960, Motorola había ampliado su división de semiconductores bajo la dirección de Lester Hogan. Los transistores y circuitos integrados de Motorola se utilizaban internamente para sus productos de comunicación, militares, automotrices y de consumo y también se vendían a otras empresas. En 1968, Robert Noyce dejó Fairchild Semiconductor para fundar Intel , y Fairchild respondió contratando a Hogan como nuevo director ejecutivo . Otros ocho empleados de Motorola se mudaron con él, y se los conoció como " los héroes de Hogan ". Sin embargo, el caos resultante duró poco y la empresa continuó creciendo durante este período. [11]
En 1973, la División de Productos Semiconductores (SPD) tenía ventas de 419 millones de dólares y era la segunda compañía de semiconductores más grande después de Texas Instruments . [12]
A principios de la década de 1970, estaba claro que la mayoría de las grandes empresas del sector de los semiconductores, incluidas Fairchild y la todavía nueva Intel, estaban planeando introducir microprocesadores . Intel empezó a comercializar el concepto inicial de lo que se convertiría en el Intel 4004 y, en sus viajes de ventas, visitaron Victor Comptometer en Chicago en busca de clientes potenciales. Victor había presentado la primera calculadora electrónica del mundo que utilizaba circuitos integrados , la Victor 3900. Allí, Tom Bennett vio el diseño. [11]
En 1971, Motorola decidió entrar en el negocio de las calculadoras. En busca de alguien que liderara el proyecto, contrataron a Bennett, que trabajaba para Victor. Poco después de incorporarse, Olivetti visitó a Motorola con un esbozo de diseño para un microprocesador que planeaban utilizar en una serie de calculadoras programables. Motorola aceptó completar el diseño y producirlo en sus líneas PMOS en Phoenix. [11]
Aunque el diseño se completó con éxito, su fábrica resultó incapaz de producir los chips. Los problemas con la línea se habían hecho evidentes con una serie de fallas similares; también se demostró incapaz de fabricar dispositivos de memoria competitivos y otros diseños. Para salvar el contrato, Motorola licenció el diseño a su competidor, Mostek , con el requisito de que Mostek solo pudiera vender fuera del mercado de calculadoras. Mostek luego puso el diseño en el mercado como Mostek 5065. [11 ]
Los clientes siguieron acercándose a la empresa con nuevas ideas y se hizo cada vez más evidente que estos conceptos podían implementarse utilizando un único diseño de microprocesador flexible. A finales de 1971 se inició un nuevo esfuerzo, pero a principios de 1972, el departamento de marketing devolvió un informe que indicaba que solo podrían vender 18.000 en un período de cinco años. No convencido, Bennett contrató a Link Young para intentarlo de nuevo. Young regresó con un posible pedido de 200.000 a National Data Corporation , más que suficiente para comenzar el trabajo de diseño. [13]
El equipo estaba 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. [14] Todos ellos estaban ubicados en Mesa, Arizona , en el área metropolitana de Phoenix . Cuando se terminó el proyecto, Bennett tenía 17 diseñadores de chips y personas de diseño trabajando en cinco chips. LaVell tenía entre 15 y 20 ingenieros de sistemas y había otro grupo de ingeniería de aplicaciones de tamaño similar. [13]
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 circuitos integrados MOS, la Victor 3900. [ 15] En mayo de 1969, Ted Hoff le mostró a Bennett los primeros diagramas del Intel 4004 para ver si satisfaría sus necesidades de calculadora. Bennett se unió a Motorola en 1971 para diseñar circuitos integrados para calculadoras. Pronto fue asignado como arquitecto jefe del proyecto de microprocesador que produjo el 6800. [16] Otros se han atribuido el 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. [17] 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 unió 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 pudieran implementarse en circuitos integrados más grandes a un menor costo. El resultado de la encuesta fue una familia de 15 bloques de construcción; cada uno podría implementarse en un circuito integrado. [13] Algunos de estos bloques se implementaron en la versión inicial del M6800 y se agregaron más durante los siguientes años. Para evaluar la arquitectura del 6800 mientras se diseñaba el chip, el equipo de LaVell construyó un circuito equivalente utilizando 451 circuitos integrados TTL de pequeña escala en cinco placas de circuito de 10 por 10 pulgadas (25 por 25 cm). Más tarde lo redujeron a 114 circuitos integrados en una placa mediante el uso de ROM y dispositivos lógicos MSI (integración a escala media). [18]
John Buchanan era diseñador de memorias en Motorola cuando Bennett le pidió que diseñara un duplicador de voltaje para el 6800. Los circuitos integrados MOS de canal n típicos requerían tres fuentes de alimentación: −5 voltios, +5 voltios y +12 voltios. La familia M6800 debía utilizar solo una, +5 voltios. Era fácil eliminar la fuente de −5 voltios utilizando un inversor de voltaje interno , pero la lógica del modo de mejora también necesitaba una fuente de 10 a 12 voltios. Para solucionar esto, el diseño agregó un duplicador de voltaje en chip. Buchanan hizo el diseño, análisis y diseño del circuito para el microprocesador 6800. Recibió patentes sobre el duplicador de voltaje y el diseño del chip 6800. [19] [20] Rod Orgill ayudó a Buchanan con los análisis y el diseño del chip 6800. Más tarde, Orgill diseñaría el microprocesador MOS Technology 6501 , que era compatible con el socket 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 la UC Berkeley y estudiado simuladores de circuitos de computadora con Donald Pederson , el diseñador del simulador de circuito SPICE . [21] El simulador de Motorola, MTIME, era una versión avanzada del simulador de circuito TIME que Jenkins había desarrollado en Berkeley. El grupo publicó un artículo técnico, "MOS-device modeling for computer implementation" en 1973, que describe una "tecnología de canal n de fuente única de 5 V" que opera a 1 MHz. Podían simular un circuito de 50 MOSFET en una computadora mainframe IBM 370/165. [22] En noviembre de 1975, Lattin se unió a Intel para trabajar en su microprocesador de próxima generación. [23]
Bill Mensch se incorporó a Motorola en 1971, tras graduarse en la Universidad de Arizona. Había trabajado durante varios años como técnico en electrónica antes de obtener su título de BSEE. El primer año en Motorola consistió en una serie de rotaciones de tres meses en 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 un importante colaborador en el diseño de este chip y recibió una patente sobre el diseño del CI [24] y fue nombrado co-inventor de otras siete patentes del sistema M6800. [25] Más tarde, Mensch diseñaría el microprocesador MOS Technology 6502 .
Mike Wiles era un ingeniero de diseño en el grupo de Jeff LaVell y realizó numerosas visitas a clientes con Tom Bennett durante la fase de definición del producto 6800. Está listado como inventor en dieciocho patentes 6800 pero es más conocido por un programa de computadora, MIKBUG . [26] Este era un monitor para un sistema de computadora 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. [27] Esta ROM se usó en el kit de evaluación de diseño Motorola MEK6800 y en los primeros kits de computadora para aficionados. [28] Wiles se quedó con Motorola, se mudó a Austin y ayudó a diseñar el microcontrolador MC6801 que se lanzó en 1978. [29]
Chuck Peddle se unió al equipo de diseño en 1973 después de que se realizó el diseño del procesador 6800, pero contribuyó al diseño general del sistema y a varios chips periféricos, particularmente la interfaz paralela 6820 (PIA). [30] Peddle figura como inventor en dieciséis patentes de Motorola, la mayoría tienen seis o más co-inventores. [31] Al igual que los otros ingenieros del equipo, Peddle visitó a clientes potenciales y solicitó sus comentarios. Peddle y John Buchanan construyeron una de las primeras placas de demostración 6800. [32] 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.
El Motorola 6800 y el Intel 8080 fueron diseñados al mismo tiempo y tenían funciones similares. El 8080 era una extensión y mejora del Intel 8008, que a su vez era una implementación LSI del diseño de CPU basado en TTL utilizado en el Datapoint 2200. La arquitectura del 6800 era un diseño LSI compatible con TTL modelado a partir del procesador DEC PDP-11 . [33]
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 encapsulado 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, permitía un acceso rápido a los primeros 256 bytes de memoria. Los dispositivos de E/S se direccionaban como memoria, por lo que no había instrucciones de E/S especiales. Cuando se reiniciaba el 6800, cargaba el contador de programa desde la dirección más alta y comenzaba la ejecución en la ubicación de memoria almacenada allí. [34]
El 6800 tenía un control de tres estados que deshabilitaría el bus de direcciones para permitir que otro dispositivo accediera directamente a la memoria . Por ejemplo, un controlador de disquete podía cargar datos en la memoria sin requerir ningún soporte de la CPU. Incluso era posible tener dos procesadores 6800 accediendo a la misma memoria. [35] 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 deshabilitaba por completo a favor del uso de las capacidades similares del transceptor de bus. [36] 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 podía lograrse utilizando un transceptor de bus externo.
En la década de 1970, los circuitos integrados MOS solían utilizar señales de reloj dual (un reloj de dos fases ). Estas se generaban externamente para el 6800, [37] El 6800 tenía una frecuencia de reloj mínima de 100 kHz y funcionaba inicialmente a una frecuencia máxima de 1 MHz. En 1976 se lanzaron versiones de mayor velocidad del 6800. [38]
Otras divisiones de Motorola desarrollaron componentes para la familia M6800. El Departamento de Productos de Componentes diseñó el CI de reloj de dos fases 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 serial MC6850. Los buffers para buses de dirección y datos eran productos estándar de Motorola. Motorola podía suministrar todos los CI, transistores y diodos necesarios para construir una computadora basada en MC6800.
Los chips de semiconductores de óxido metálico (MOS) de primera generación utilizaban transistores de efecto de campo de canal p, conocidos como MOSFET de canal p (el término canal p describe la configuración del transistor). Estos circuitos integrados se utilizaban en calculadoras y en el primer microprocesador, el Intel 4004. Eran fáciles de producir, pero lentos y difíciles de interconectar con los populares circuitos integrados de lógica digital TTL . 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 ultralimpia y un control de proceso meticuloso. [39] Motorola no tenía una capacidad de producción de 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 en ellos se indicaba que la velocidad de reloj estaría limitada a 1 MHz. Estos utilizaban transistores MOS de " modo de mejora ". Había una tecnología de fabricación más nueva que utilizaba 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 velocidad de reloj de 1 MHz significaba que los diseñadores de chips tendrían que idear varias innovaciones arquitectónicas para acelerar el rendimiento del microprocesador. [16] Estos circuitos resultantes eran más rápidos pero requerían más área en el chip. [40]
En la década de 1970, los semiconductores se fabricaban en obleas de silicio de 3 pulgadas (75 mm) de diámetro . Cada oblea podía producir de 100 a 200 chips o matrices de circuitos integrados. La literatura técnica indicaba 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 del chip. El procesamiento de obleas requería múltiples pasos y los defectos aparecían en varias ubicaciones en la oblea durante cada paso. Cuanto más grande era el chip, más probabilidades había de que encontrara un defecto. El porcentaje de chips en funcionamiento, o rendimiento, disminuyó drásticamente para chips de más de 160 milésimas de pulgada (4 mm) de lado.
El tamaño objetivo para el 6800 era de 180 milésimas de pulgada (4,6 mm) en cada lado, pero el tamaño final fue de 212 milésimas de pulgada (5,4 mm) con un área de 29,0 mm2 . Con 180 milésimas de pulgada, una oblea de 3 pulgadas (76 mm) albergará alrededor de 190 chips, y con 212 milésimas de pulgada eso se reduce a 140 chips. Con este tamaño, el rendimiento puede ser del 20% o 28 chips por oblea. [41] [42] El informe anual de Motorola de 1975 destaca el nuevo microprocesador MC6800 pero tiene varios párrafos sobre los "problemas de rendimiento del MOS". [12]
El problema del rendimiento se resolvió con una revisión del diseño iniciada en 1975 para utilizar el modo de agotamiento en los dispositivos de la familia M6800. El tamaño del chip 6800 se redujo a 160 milésimas de pulgada (4 mm) por lado con un área de 16,5 mm2 . 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. [29] [43]
El 7 de marzo de 1974, la revista Electronics publicó un artículo de dos páginas sobre el microprocesador MC6800 de Motorola, junto con el adaptador de interfaz periférica MC6820, el adaptador de interfaz de comunicaciones asíncronas MC6850, la RAM de 128 bytes MCM6810 y la ROM de 1024 bytes MCM6830. [44] A esto le siguió un artículo de ocho páginas en la edición del 18 de abril de 1974, escrito por el equipo de diseño de Motorola. [45] Esta edición también contenía un artículo que presentaba el Intel 8080. [46]
Tanto el procesador Intel 8080 como el Motorola MC6800 comenzaron a diseñarse alrededor de diciembre de 1972. Los primeros chips 8080 en funcionamiento se produjeron en enero de 1974 [47] y el primer anuncio público fue en febrero de 1974. [48] El 8080 utilizó el mismo proceso MOS de canal N de tres voltajes que los chips de memoria existentes de Intel, lo que permitió que la producción completa comenzara ese 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 el MC6800 para una nueva calculadora de escritorio y tenía un sistema prototipo funcionando en junio. [49] [50] El MC6800 usaba un nuevo proceso MOS de canal N de voltaje único que resultó ser muy difícil de implementar. El sistema de microcomputadora M6800 finalmente estuvo en producción en noviembre de 1974. Motorola igualó el precio de Intel por un solo microprocesador, $360. [51] [52] (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. [53] El precio de un solo microprocesador MC6800 era de $175.
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 generalmente se escribía en lenguaje ensamblador. El sistema de desarrollo consistía en un editor de texto, ensamblador y un simulador. [54] Esto permitía al desarrollador probar el software antes de que el sistema de destino estuviera completo. El desarrollo del hardware era una computadora de escritorio construida con CPU de la familia M6800 y periféricos conocidos como EXORcisor. [45] Motorola ofreció un curso de diseño de microprocesadores de tres a cinco días para el hardware y software 6800. [55] Este enfoque orientado a sistemas se convirtió en la forma estándar en que se presentaban los nuevos microprocesadores. [56]
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 planta de semiconductores MOS en Austin, Texas. Todo el equipo de ingeniería tenía previsto trasladarse allí en 1975. [57] A muchos de los empleados les gustaba vivir en Mesa, un suburbio de Phoenix, y tenían mucho miedo de mudarse a Austin. Los líderes del equipo no tuvieron éxito con sus peticiones a la alta dirección para que aplazaran la mudanza. [58]
A mediados de 1974, la industria de semiconductores sufrió una recesión que dio lugar a miles de despidos. En un número de noviembre de 1974 de la revista Electronics se informaba de que Motorola había despedido a 4.500 empleados, Texas Instruments a 7.000 y Signetics a 4.000. [59] La división de productos semiconductores de Motorola perdería treinta millones de dólares en los doce meses siguientes y corrían rumores de que el grupo de circuitos integrados se vendería. Motorola no vendió la división, pero sí cambió la dirección y la organización. [60] A finales de 1974, Intel despidió a casi un tercio de sus 3.500 empleados. [61] El negocio de los circuitos integrados MOS se recuperó, pero la seguridad laboral no se daba por sentada en 1974 y 1975. [ cita requerida ]
Chuck Peddle (y otros ingenieros de Motorola) habían estado visitando a los clientes para explicarles los beneficios de los microprocesadores. Tanto Intel como Motorola habían fijado inicialmente el precio de un solo microprocesador en360 dólares . Muchos clientes dudaban en adoptar esta nueva tecnología de microprocesador con un precio tan elevado (el precio real para las cantidades de producción era mucho menor). A mediados de 1974, Peddle propuso un microprocesador simplificado que se podía vender a un precio mucho más bajo. La estrategia de "familia de productos total" de Motorola no se centraba en el precio del MPU, sino en reducir el coste total de diseño para el cliente. [62] [63] El concepto de Peddle fue rechazado repetidamente y, finalmente, la dirección le dijo que dejara de hablar de él. Escribió un memorando en el que afirmaba que estas instrucciones eran una declaración clara de que Motorola abandonaba el concepto, lo que significaba que no podían reclamar la propiedad intelectual sobre él.
Peddle continuó trabajando para Motorola mientras buscaba inversores para su nuevo concepto de microprocesador. [64] Después de acercarse a Mostek y ser rechazado, 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 Bawcom, Ray Hirt, Terry Holdt, Mike James, Will Mathis, Bill Mensch y Rod Orgill. [30] 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 programas 6800 porque tenían una arquitectura y un conjunto de instrucciones diferentes. El objetivo principal era un microprocesador que se vendiera por menos de 100 dólares.$25 . [ cita requerida ] 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). [65] El objetivo era reducir el tamaño del chip a 153 mils x 168 mils (3,9 mm × 4,3 mm ). [17]
Peddle fue un portavoz muy eficaz y los microprocesadores MOS Technology recibieron una amplia cobertura en la prensa especializada. Una de las primeras 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 . [66] También se publicaron historias en EE Times (24 de agosto de 1975), [67] 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, para20 dólares cada uno. [68] En septiembre de 1975, los anuncios incluían tanto los microprocesadores 6501 como los 6502. El 6502 costaría sólo$25 . [69]
Motorola respondió a MOS TechnologyMicroprocesador de $20 reduciendo inmediatamente el precio unitario del microprocesador 6800 de$175 a69 [70] y luego demandó a MOS Technology en noviembre de 1975. [71] 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 para calculadoras, estaba decayendo 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. [30] La demanda se resolvió en abril de 1976 con MOS Technology abandonando el chip 6501 que se conectaría a un zócalo Motorola 6800 y licenciando los chips periféricos de Motorola. [72] [73] Motorola redujo el precio unitario del 6800 a35 . [39] [74]
El pleito entre MOS Technology y Motorola ha desarrollado una narrativa de David y Goliat a lo largo de los años. Un punto era que Motorola no tenía patentes sobre la tecnología. Esto era técnicamente cierto cuando se presentó la demanda a fines de 1975 [ cita requerida ] 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. La primera fue para Tom Bennett el 8 de junio de 1976, para el bus de dirección interna del 6800. [16] La segunda fue para Bill Mensch el 6 de julio de 1976, para el diseño del chip 6820. [24] Muchas de estas patentes nombraban a varios de los ingenieros que se iban como co-inventores. Estas patentes cubrían el bus 6800 y cómo los chips periféricos interactuaban con el microprocesador. [75]
Gary Daniels estaba diseñando circuitos integrados para relojes de pulsera electrónicos cuando Motorola cerró su unidad de electrónica para relojes. Tom Bennett le ofreció un trabajo en el grupo de microprocesadores en noviembre de 1974. Bennett no quería abandonar el área de Phoenix, por lo que Gary Daniels se encargó del desarrollo de microprocesadores en Austin. (Daniels fue el director de diseño de microprocesadores durante los siguientes diez años antes de ser ascendido a vicepresidente).
La primera tarea fue rediseñar el MPU 6800 para mejorar el rendimiento de fabricación y operar a un reloj más rápido. Este diseño utilizó tecnología de modo de agotamiento y se conoció internamente como MC6800D. El recuento de transistores pasó de 4000 a 5000, pero el área de la matriz se redujo de 29,0 mm2 a 16,5 mm2 ( lo que permitió reducir el precio de la CPU a $35). La velocidad máxima del reloj para piezas seleccionadas se duplicó a 2 MHz. Los otros chips de la familia M6800 también se rediseñaron para utilizar 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. [76] Estos nuevos circuitos integrados se completaron en julio de 1976.
En 1977 se lanzó un nuevo chip generador de reloj de bajo costo, el MC6875, que reemplazó al circuito integrado híbrido MC6870 de 35 dólares. El MC6875 venía en un encapsulado DIP de 16 pines y podía utilizar un cristal de cuarzo o una red de resistencias y condensadores. [77]
Otro proyecto fue la incorporación de 128 bytes de RAM y el generador de reloj en un único chip de 11.000 transistores. El microprocesador MC6802 se lanzó en marzo de 1977. El chip MC6846 que lo acompañaba tenía una ROM de 2048 bytes, un puerto bidireccional de 8 bits y un temporizador programable. Se trataba de un microordenador de dos chips. El 6802 tiene un oscilador integrado que utiliza un cristal de cuarzo externo de 4 MHz para producir el reloj de dos fases de 1 MHz. La RAM interna de 128 bytes se podía desactivar conectando a tierra un pin y los dispositivos con RAM defectuosa se vendían como MC6808. [78] El 6808 rara vez se utilizó como microprocesador principal en ordenadores de uso general, siendo más popular en sistemas integrados (el microordenador ACFA-8 de 1979 resultó ser una excepción). [79]
En 1978 se introdujo una serie de chips periféricos. El contador programable MC6840 tenía tres contadores binarios de 16 bits que podían utilizarse para la medición de frecuencia, el conteo de eventos o la medición de intervalos. El controlador de acceso directo a memoria MC6844 podía transferir datos desde un controlador de E/S a la RAM sin sobrecargar el microprocesador MC6800. El controlador CRT MC6845 (CRTC) proporcionaba la lógica de control para una terminal de ordenador basada en caracteres. El 6845 admitía un lápiz óptico , una alternativa al ratón de ordenador.
El MC6845 era un chip muy popular: incluso se utilizó en el IBM Monochrome Display Adapter original y en el IBM Color Graphics Adapter original para IBM PC y sus sucesores, donde el 6845 se utilizó con una CPU Intel 8088. [80] Durante la época de los embargos tecnológicos de la Guerra Fría, se produjo en Bulgaria un clon del 6845 llamado CM607. La posterior tarjeta IBM Enhanced Graphics Adapter (EGA) contenía un chip IBM personalizado (el EGA CRTC) que reemplazó al Motorola 6845, añadiéndole muchas mejoras, de una manera mayoritariamente compatible. El IBM Video Graphics Array (VGA), que se volvió omnipresente (hasta el punto de que todavía se emula como la funcionalidad básica de la mayoría de los chips adaptadores de vídeo de PC modernos) incorpora un superconjunto casi compatible del EGA CRTC, todavía mayoritariamente compatible con el MC6845 (pero en este punto sin el soporte del lápiz óptico, que el EGA CRTC conservaba).
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 un puerto serie. (El MC6803 era igual, excepto que no tenía ROM y tenía menos configuraciones de bus diferentes). También podía usar las líneas de E/S como buses de datos y direcciones para conectarse a los periféricos M6800 estándar. El 6801 ejecutaba código 6800, pero tenía diez instrucciones adicionales y se reducía el tiempo de ejecución de las instrucciones clave. Los dos acumuladores de 8 bits podían actuar como un único acumulador de 16 bits para sumas, restas y multiplicaciones de doble precisión. [81] [82] Inicialmente se diseñó para uso automotriz, con General Motors como cliente principal. La primera aplicación fue una computadora de viaje para el Cadillac Seville de 1978. [83] Este chip de 35.000 transistores era demasiado caro para su adopción a gran escala en automóviles, por lo que se diseñó un microordenador de un solo chip MC6805 con funciones reducidas.
El MC6801 fue uno de los primeros microprocesadores con una instrucción de multiplicación. [82] : 4–45
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 ligeramente más rápida de la instrucción de multiplicación 8x8. El Hitachi HD6303 se utilizó en el primer PDA, el Psion Organiser de 1984. [84] [85] El Hitachi HD6303 también se utilizó en el "Pocket Telex" de 1983. [86]
El Motorola MC6803 también se utilizó en el TRS-80 MC-10 y en el estrechamente relacionado Matra Alice .
El MC 6809 fue el microprocesador de 8 bits más avanzado que produjo Motorola. Tenía un nuevo conjunto de instrucciones que era similar al 6800, pero abandonaba la compatibilidad con códigos de operación para mejorar el rendimiento y el soporte de lenguaje 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 los códigos de operación del 6800 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 del 6809 fueron el soporte total tanto para código independiente de la posición (código objeto que puede ejecutarse donde sea que esté cargado en la memoria) como para código reentrante (código objeto que puede volver a invocarse cuando se interrumpe o llamándose a sí mismo recursivamente [87] ), características que antes solo se veían en máquinas mucho más grandes, como los mainframes IBM 360. [88]
El MITS Altair 8800, el primer ordenador personal de éxito, utilizaba el microprocesador Intel 8080 y apareció en la portada de enero de 1975 de Popular Electronics . [89] Los primeros ordenadores personales que utilizaban el Motorola 6800 se introdujeron a finales 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 para un kit informático de 650 dólares con un microprocesador 6800, 4 kilobytes de RAM, una placa de vídeo y un teclado. Este mostraría 16 líneas de 32 caracteres en un televisor o monitor. [90] Los kits de computadora Sphere comenzaron a enviarse en noviembre de 1975. [91] 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 sistema en funcionamiento en la edición de octubre de 1975 de 73. El SWTPC 6800 se basó en el conjunto de chips del kit de evaluación de diseño MEK6800 de Motorola y utilizó el software ROM MIKBUG. [28] El MITS Altair 680 estuvo 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. [92]
Sphere era una pequeña empresa de nueva creación y tuvo dificultades para entregar todos los productos que anunció. Se declaró en quiebra en abril de 1977. [93] El Altair 680B era popular, pero MITS concentró la mayoría de los recursos en su sistema informático Altair 8800 y abandonó el mercado de los aficionados en 1978. El ordenador Southwest Technical Products fue el ordenador personal basado en el 6800 de mayor éxito. [94] [95] Otras empresas, por ejemplo, Smoke Signal Broadcasting (California), Gimix (Chicago), Midwest Scientific (Olathe, Kansas) y Helix Systems (Hazelwood, Missouri), empezaron a producir placas compatibles con el bus SWTPC 6800 y sistemas completos. Technical Systems Consultants de West Lafayette, Indiana, suministró software basado en cinta para los ordenadores basados en el 6800 (y más tarde en el 6809) y, después de que los sistemas de disco estuvieran disponibles, también sistemas operativos y software de disco. Los sistemas 8080 fueron mucho más populares que los 6800. [96]
El sistema de computación gráfica Tektronix 4051 se presentó en octubre de 1975. Se trataba de 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 por7000 dólares (equivalentes a 39.600 dólares en 2023) [97] , bastante más alto que las computadoras personales que utilizan el 6800. [98]
El procesador 6800 también se utilizó en la consola de juegos APF MP1000 . La serie Matsushita JR utilizó un microprocesador NMOS Panasonic MN1800A , [99] compatible con el MC6802.
En 1975, HP presentó la calculadora de escritorio 9815A basada en la 6800. Todas las demás máquinas de HP de la época utilizaban sus propios diseños de procesador. Estaba equipada con 16k de ROM y 2k de RAM con expansión de E/S opcional y expansión de RAM a 4k. Una 9815S posterior incluía ambas opciones como estándar. [100] [101]
La arquitectura y el conjunto de instrucciones del 6800 eran fáciles de entender para los principiantes y Heathkit desarrolló un curso sobre microprocesadores y el entrenador ET3400 6800. El curso y el entrenador resultaron populares entre las personas y las escuelas. [102]
La arquitectura de microprocesador de 8 bits de próxima generación de Motorola, el MC6809 (1979), no era compatible con el código binario del 6800, pero casi todo el código ensamblador se ensamblaba y ejecutaba en el 6809; los chips periféricos de la familia 6800 funcionaban como si nada.
El siguiente código fuente en lenguaje ensamblador 6800 corresponde a una subrutina llamada memcpyque copia un bloque de bytes de datos de un tamaño determinado de una ubicación a otra. El bloque de datos se copia un byte a la vez, desde la dirección más baja a la más alta.
; memcpy - ; Copiar un bloque de memoria de una ubicación a otra. ; Llamado como una subrutina, tenga en cuenta que al salir regresa a la dirección de PC guardada ; Parámetros de entrada ; cnt - Número de bytes a copiar ; src - Dirección del bloque de datos de origen ; dst - Dirección del bloque de datos de destinocnt dw $0000 ; reserva espacio para la dirección de memoria src dw $0000 ; reserva espacio para la dirección de memoria dst dw $0000 ; reserva espacio para la dirección de memoria memcpy public ldab cnt + 1 ;Establecer B = cnt.L beq check ;Si cnt.L=0, ir al bucle de comprobación ldx src ;Establecer IX = src ldaa ix ;Cargar A desde (src) inx ;Establecer src = src+1 stx src ldx dst ;Establecer IX = dst staa ix ;Almacenar A en (dst) inx ;Establecer dst = dst+1 stx dst decb ;Decr B bne loop ;Repetir el bucle check tst cnt + 0 ;Si cnt.H=0, beq done ;Luego salir dec cnt + 0 ;Decr cnt.H ; volver al bucle y hacer 256*(cnt.H+1) copias más (B=0) bra loop ;Repetir el bucle done rts ;Regresar Lista de "Motorola Microcomputer Components", noviembre de 1978. Se utiliza E/S mapeada en memoria y los puertos de E/S se mapean a parte del espacio de direcciones de la memoria principal. [103]
Un requisito común para las empresas manufactureras era exigir dos o más proveedores para cada pieza de los productos que fabricaban. Esto garantizaba que pudieran obtener piezas si un proveedor tenía problemas financieros o un desastre. Inicialmente, Motorola seleccionó a American Microsystems Inc (AMI) como segunda fuente para la familia M6800. Hitachi , Fujitsu , Fairchild , Rockwell y Thomson Semiconductors se sumaron más tarde.
Rochester Electronics recibió autorización de Freescale/Motorola en 2014 para seguir fabricando cualquiera de los periféricos y procesadores de 8 bits de esta era. Rochester se especializa en la duplicación de dispositivos totalmente autorizada. Freescale ha proporcionado todos los archivos de diseño de origen para permitir a Rochester Electronics fabricar este producto y otros. A fines de 2016, Rochester estaba completamente calificado y estaba enviando el procesador MC6802, el MC6840 PTM y el procesador MC6809 (incluidas las versiones MC68A09 y MC68B09) y todavía se pueden comprar hoy.
MITS ya está listo para comenzar la producción completa del Altair 680b
