Motorola 68040

Der Motorola 68040 ist ein 32-Bit-Mikroprozessor des Unternehmens Motorola (später Freescale, heute NXP). Er kam 1990 als Nachfolger des Motorola 68030 auf den Markt. In der vollen Version verfügt er über zwei integrierte Memory Management Units (MMUs) (gemäß der Harvard-Architektur) und eine zum Motorola 68881/68882 fast vollständig kompatible FPU (Fließkommaeinheit), sowie jeweils einen Level-1-Cache von 4 KiB für Daten und Instruktionen. Damit leistet er im Integer-Bereich etwa doppelt so viel wie ein gleich getakteter Motorola 68030. Die integrierte FPU ist mehr als doppelt so effizient wie ein Motorola 68882. Sie folgt dabei dem IEEE 754 Floating Point Standard und beinhaltet keine Logik für trigonometrische Funktionen, diese müssen in Software nachgebildet werden.

Motorola 68LC040 mit einer Taktfrequenz von 25 MHz.

Die eines Motorola 68LC040 (XC68LC040RC33B).

Motorola 68040 mit einer Taktfrequenz von 25 MHz.

Die eines Motorola 68040 (XC68040RC25B).

Geschichte

Der Motorola 68040 war Anfang der 1990er-Jahre ein populärer Mikroprozessor für gehobene Personal Computer und Workstations, verbaut unter anderem in den neueren Versionen des NeXTcube und der NeXTstation des Unternehmens NeXT, Apple Macintosh Quadra und Macintosh Performa, HP Apollo 400-Baureihe und Amiga 4000.

Motorola konnte den Liefertermin für den 68040 anfangs nicht halten; so mussten einige Hersteller ihre Produkte ebenfalls verzögern oder sich wie HP anderweitig behelfen: Der HP Apollo 400t war bereits angekündigt, nur der 68040-Prozessor fehlte noch in Stückzahlen. So entwickelten die Ingenieure schnell eine Tochterplatine mit 68040-pin-kompatiblem Anschluss, auf dem ein Motorola 68030 samt Motorola 68882 bei 50 MHz und 128 KiB L2-Cache saß. Dem Ruf von Motorola in der Industrie war das nicht zuträglich, bei den Endkunden dagegen war der 68040 wegen seines guten Preis-Leistungs-Verhältnisses beliebt.

Eine Variante des 68040 ist der Motorola 68LC040 ohne FPU. Eine Variante der Motorola 68EC040 ohne PMMU und FPU, mit einer rudimentären Speicherverwaltung über vier Access Control Register.

Nach dem 68040 stiegen viele Computeranbieter nicht auf den Nachfolger Motorola 68060 um, sondern wechselten direkt zu anderen Prozessorplattformen, wie PA-RISC im Fall von HP und PowerPC bei Apple.

Varianten

68040LCVE– Vollständige CPU mit FPU und MMU
68LC040VE– FPU deaktiviert, MMU vorhanden
68EC040LV– FPU und MMU deaktiviert
68040VLCE– „Low Voltage“-Variante des 68LC040^[1]

Technische Merkmale

Arbeitsfrequenzen	10 MHz, 20 MHz, 25 MHz, 33 MHz, 40 MHz
Betriebsspannung	Vcore 5 V Vcore 3,3 V (68040V) I/O 5 V
Arbeitstemperatur	−40 °C bis 70 °C
Herstellungsprozess	static-CMOS 0,6 μm
Bauweise	CQUAD 184, PGA 179 FG, PGA 182
Datenbus	32 Bit
Adressbus	32 Bit
Instructionset	CISC
Pipeline	6 Stages
Cache	4 KiB DCache 4 KiB ICache 64 Entry ATC MMU Buffer (4-fach assoziativ)
Register	8 32-bit-Adressregister 8 32-bit-Datenregister 2 Statusregister 8 80-bit-Gleitkomma-Datenregister 1 Gleitkomma-Befehlsregister 1 Gleitkomma-Statusregister 1 Gleitkomma-Steuerregister
Transistoren	≈ 1.170.000 (68040) ≈ 0.962.000 (68EC040) ≈ 0.813.000 (68LC040)
Performance	≈ 29 MIPS @ 40 MHz (Die Herstellerangabe von 44 MIPS ist eher unrealistisch) ≈ 11 MFLOPS @ 40 MHz

Siehe auch

Motorola 68000er-Familie

Weblinks

Commons: Motorola 68040 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Motorola 68040-Prozessoren: Bilder und Beschreibungen auf cpu-collection.de
(Motorola hat die Chipfertigung ausgegliedert) Homepage des Herstellers Freescale Inc. (englisch)
M68040 Microprocessors User’s Manual (PDF; 3,30 MB; englisch)

Einzelnachweise

↑ M68040 Microprocessors User’s Manual, Freescale Inc.

[1] M68040 Microprocessors User’s Manual, Freescale Inc.

[1]