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Motorola

Motorola è un'azienda statunitense di elettronica produttrice di microprocessori, telefoni cellulari, nonché innumerevoli tipologie di componenti elettronici, adatti per svariate applicazioni, dai diodi ai circuiti integrati. La sede è a Schaumburg, Illinois, un sobborgo di Chicago.

Il suo nome originale, al momento della fondazione nel 1928, era Galvin Manufacturing Corporation, che fu poi cambiato in Motorola nel 1947. L’azienda vede apparire la denominazione Motorola come nome di una nuova linea di autoradio (motor=automobile, ola=suono), dal marchio di una famosa azienda di apparecchi radio, Victrola.

La Motorola ha sviluppato anche il sistema di identificazione tramite riconoscimento biometrico AFIS.

Uno dei primi microprocessori prodotti, il 68000, fu alla base di molti computer e prodotti elettronici, fra cui i primi Apple Macintosh, i computer Amiga, Atari ST e altri, tra i quali anche i minicomputer classe linea 3000 Olivetti.

Il telefono emblema della casa è invece lo Star Tac, ispirato dal comunicatore della saga televisiva STAR TREK.

In tempi recenti Motorola ha debuttato sul mercato con il RAZR V3, modello che ha consentito al produttore statunitense un'eccellente occasione di ribalta su un mercato saturo come quello della telefonia. La caratteristica rilevante di questo modello è lo spessore di soli 14 mm circa, cosa che ha consentito nel 2004 di conquistare le vette del mercato (in cui tutt'ora è uno dei prodotti piu venduti). Un successo elevatissimo che ha portato Motorola a produrre diversi telefoni secondo lo stile e la filosofia contenuti nel RAZR. Nel 2006 Motorola ha acquisito Symbol Technologies, società leader mondiale nella Voice-directed work. Tuttavia, dopo l'uscita di RAZR la Motorola ha cominciato ad accusare pesanti perdite; a fine 2007 la divisione telefonia mobile ha avuto perdite fino al 30%. Nel marzo 2008 la società ha annunciato l'intenzione di separate la divisione della società che sviluppa le infrastrutture per telefoni cellulari (che prenderà il nome di Broadband & Mobility ) dalla divisione che sviluppa i terminali (che diventerà Mobile Devices). La divisione diventerà operativa nel 2009.

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Motorola 68060

Il Motorola 68060 è un microprocessore a 32 bit prodotto da Motorola. È il successore del Motorola 68040 ed è l'ultimo rappresentante della famiglia 68000.

Il 68060 non è una versione potenziata del 68040 ma un processore totalmente nuovo, con una seconda unità di calcolo per i numeri interi, un'unità per la moltiplicazione per numeri interi a due cicli, un'unità di calcolo in virgola mobile (FPU) più veloce ed un sistema di predizione dei salti. Rispetto a un 68040 a parità di clock è dalle due alle tre volte più veloce. Il suo sviluppo fu condotto da Joe Circello.

Il 68060 condivide con il Pentium di Intel una buona parte di scelte architetturali. Entrambi sono dotati di due unità di calcolo separate e di due cache separate per i dati e le istruzioni. Egualmente, è dotato di una unità di predizione dei salti che separa le operazioni a seconda del grado di complessità come il Pentium. Ma a differenza di quest'ultimo il 68060 internamente era una CPU RISC e quindi doveva prendere le operazioni di tipo CISC della famiglia 68000 e convertirle. Questo consentiva alle unità interne di funzionare con un'efficienza superiore alle unità del Pentium. L'unità in virgola mobile era collegata a una delle due unità di calcolo principali e non direttamente all'unità di decodifica come nel Pentium infatti nei calcoli in virgola mobile il Pentium era leggermente migliore del 68060. Nel caso più generale delle operazioni con i numeri interi il 68060 risultava più potente del Pentium grazie alla sua architettura interna superiore. Inoltre l'unità di generazione degli indirizzi era in grado di eseguire delle semplici operazioni e quindi di svolgerle con due cicli di anticipo rispetto all'ALU.

Il 68060 è stato l'ultimo esemplare della famiglia 68000 commercializzato per un uso generico da Motorola, che ha abbandonato lo sviluppo di questa famiglia in favore dell'architettura PowerPC. È stato utilizzato sugli ultimi modelli di computer Amiga e nelle schede acceleratrici per Amiga e per Atari ST, Mentre Apple Computer ed i produttori di sistemi Unix hanno scelto di utilizzare varie piattaforme RISC. Il processore aveva una frequenza iniziale di 50 MHz con un processo di produzione a 0.6μm. Due anni dopo il nuovo processo di produzione a 0.42 μm ha consentito alla frequenza di crescere e sono stati creati i modelli a 66MHz e 75MHz. Le versioni a 0.42 μm erano difficili da trovare dato che oramai Motorola aveva deciso di concentrarsi sui processori RISC PowerPC. Se Motorola non avesse abbandonato la famiglia 68000 probabilmente il successore del 68060 sarebbe stato molto simile al Pentium 2.

Lo sviluppo del nucleo del processore è stato portato avanti e dal progetto del 68060 sono stati derivati vari processori a basso consumo e a costo ridotto pensati per il mercato dei dispositivi dedicati e delle periferiche intelligenti. Questi progetti hanno prodotto le famiglie Motorola Coldfire e Motorola Dragonball.

Per altre informazioni sulla struttura e sulle istruzioni vedi Motorola 68000.

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Motorola MPx200

Il Motorola MPx200 è uno smartphone Windows CE 4.2. L'MPx200 dispone di due schermi, uno interno e uno esterno, quello interno ha una risoluzione di 176x220 pixel a 65 mila colori. Per quanto riguarda la connettività sono presenti un'antenna GPRS, irDA e USB.

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Motorola 68000

Computer artigianale basato su Motorola 68000

Il Motorola 68000 è un microprocessore CISC a 16/32 bit, progettato e distribuito da Freescale Semiconductor (l'ex "Semiconductor Products Sector" della Motorola, da cui si è separata nel corso del 2004).

Come primo membro della famiglia di microprocessori m68k, il suo software in generale è compatibile con gli altri processori della famiglia.

In produzione da vent'anni, l'architettura 68000 resta una scelta tuttora popolare per nuovi progetti.

Originariamente il MC68000 è stato progettato per essere un processore per usi generici. È stato utilizzato da diversi produttori di personal computer come Amiga, Atari e Apple. Molte console lo hanno utilizzato, per esempio la Sega Genesis/Sega Mega Drive, il NeoGeo e molte macchine da sala giochi. Nel Sega Saturn, il 68000 era dedicato alla gestione del suono e nell'Atari Jaguar era dedicato alla gestione dei dispositivi collegati al computer.

Molti progettisti lo hanno utilizzato e apprezzato e dal loro lavoro sono nati l'Amiga 1000, l'Atari ST, vari modelli di Macintosh, l'originale Sun Microsystems e le macchine UNIX della SGI. Il processore è stato utilizzato anche dai server Apollo/Domain I successori del 68000 sono stati utilizzati per molto tempo dalle macchine Unix dato che la sua architettura era molto simile a quella del Digital PDP-11 e VAX e quindi erano macchine eccellenti per far funzionare programmi scritti in C. Il 68000 ha avuto anche molto successo come microcontroller; è stato utilizzato da HP, Printronix e Adobe per realizzare stampanti. Da una sua derivazione sono nati i processori CPU32 e Coldfire utilizzati in milioni di sistemi di automazione industriale. È stato utilizzato anche in molte apparecchiature mediche per il suo basso costo e la sua affidabilità. Nel 2001 la sua versione Dragonball è stata utilizzata dalla Palm Computing per realizzare i suoi famosi PDA e anche Handspring lo ha utilizzato per la serie Visor, sebbene le ultime versioni montino processori con nucleo ARM. Il 68000 viene utilizzato dalla Texas Instruments per realizzare le sue calcolatrici grafiche.

La versione iniziale del 68000 è stata presentata nel 1982 per competere coll'Intel 8086 e l'Intel 80286 e i loro successori. La prima versione arrivava fino a 8 MHz che per i tempi era una frequenza molto elevata. Alcune istruzioni richiedevano solo 4 cicli di clock per essere completate; questo era dovuto all'efficiente architettura interna. Motorola ha cessato di produrre il 68000 nel 2000 anche se continua a produrre alcuni suoi derivati come le CPU32. Dal 2001 Hitachi ha ripreso a produrre 68000 grazie a una licenza concessale da Motorola.

Il 68000 era un compromesso intelligente: quando venne presentato, i bus a 16 bit erano effettivamente la soluzione più ragionevole, in quanto relativamente veloci e non molto costosi. Ciononostante, il 68000 venne progettato con registri e spazio d'indirizzamento a 32 bit, assumendo che il costo dell'hardware sarebbe sceso rapidamente e che quindi il maggior costo iniziale della soluzione a 32 bit si sarebbe ripagato in poco tempo.

Sebbene l'ALU del 68000 fosse a 16 bit, il processore gestiva tutti gli indirizzamenti a 32 bit; aveva cioè uno spazio d'indirizzamento di 32 bit lineare. Questo significa che il 68000 era, ed è, di fatto, un microprocessore a 32 bit. Lo si confronti con l'8086, che aveva uno spazio d'indirizzamento di 20 bit, ma non poteva accedere a blocchi di più di 64 kilobyte (16 bit) alla volta, se non manipolando registri di segmento.

Nonostante il bus della ALU fosse a 16 bit, le operazioni sugli indirizzi venivano eseguite a 32 bit ed era previsto fuori dalla ALU un sommatore e sottrattore a 32 bit, da utilizzare per le operazioni di post incremento e pre decremento sugli indirizzi, senza dover attendere l'ALU e quindi senza riduzioni delle prestazioni.

Come detto, sebbene Motorola avesse rilasciato un processore a 16 bit, le sue istruzioni e la sua architettura erano evidentemente plasmati per essere a 32 bit. Questa scelta venne presa per non dover affrontare problemi di compatibilità (vedi la travagliata estensione della famiglia 80x86) quando l'architettura sarebbe migrata su un bus a 32 bit. L'architettura scelta era flessibile, infatti era già previsto sia il 68008 (processore con bus a 8 bit) che il futuro successore a 32 bit (che poi fu il 68020).

Per venire incontro alle esigenze del mercato Motorola aveva previsto inizialmente tre processori. Il 68000, dotato di un bus a 16 bit per i dati e in grado di indirizzare 24 bit di memoria (corrispondenti a 16 MByte). Il 68008, dotato di un bus a 8 bit per i dati e in grado di indirizzare 18 bit (con possibilità di utilizzare 19 o 20 bit con un trucco hardware) e infine il processore della generazione successiva dotato di un indirizzamento a 32 bit e di un bus dati a 32 bit ( in grado di indirizzare 4 GByte).

Tutti i registri dati sono di uso generico, non ci sono registri specializzati, dedicati ad esempio alla moltiplicazione o alla divisione, come nei processori precedenti. L'ultimo registro indirizzi è lo stack pointer e può essere chiamato indifferentemente A7 oppure SP. Questo numero di registri rappresenta un buon compromesso: abbastanza basso da non penalizzare troppo il 68000 nelle commutazioni di contesto, ma tuttavia sufficiente a velocizzare la maggior parte dei calcoli.

La separazione dei registri in due tipi a volte è un po' seccante, ma non è difficile da gestire. Si dice che abbia consentito ai progettisti della CPU di raggiungere un più alto grado di parallelismo, grazie all'uso di un'unità d'esecuzione ausiliaria per i registri indirizzi.

È presente inoltre un registro di stato (SR) a 16 bit.

I bit di condizione vengono usati principalmente dalle istruzioni di salto condizionato, per il controllo del flusso di un programma.

I progettisti hanno cercato di rendere il linguaggio assembly del 68000 ortogonale. Le istruzioni sono cioè divise in operazioni e modi di indirizzamento, e quasi tutti i modi d'indirizzamento sono utilizzabili con la maggior parte delle istruzioni. Questa scelta progettuale è apprezzata dalla maggior parte dei programmatori, anche se qualcuno non ha gradito la "quasi" ortogonalità.

Chi scriveva un assemblatore per il 68000 si rendeva chiaramente conto che queste "istruzioni", al livello dei bit, erano traducibili in più codici operativi differenti. Era un compromesso abbastanza buono perché dava quasi gli stessi vantaggi di un sistema veramente ortogonale, e tuttavia garantiva ai progettisti della CPU la libertà di estendere la tabella dei codici operativi.

Con sole 56 istruzioni, la dimensione minima di un'istruzione era enorme per quei tempi: 16 bit. Inoltre, molte istruzioni e modi di indirizzamento richiedono alcune parole in più per operandi immediati, ulteriori bit del modo di indirizzamento, ecc.

Molti progettisti ritenevano che l'architettura del MC68000, relativamente al suo costo, offrisse un set di istruzioni con un'elevata densità di codice, specialmente per quello generato da un compilatore. Tale caratteristica è stata alla base del successo e della longevità di questa architettura. Questa convinzione (o caratteristica, a seconda del progettista) ha continuato a rivelarsi vincente per il set di istruzioni (anche per le successive CPU), finché l'architettura ARM non ha introdotto il set di istruzioni Thumb, similmente compatto.

Il 68000 e le sue evoluzioni sono dotati di due livelli di privilegio: il livello utente e il livello supervisore. Un programma eseguito al livello utente ha accesso a tutti i registri, esclusi quelli per la gestione delle interruzioni. Al livello supervisore ha invece accesso a tutti i registri. La modalità d'esecuzione è legata a un bit memorizzato nel registro di stato.

Un notevole vantaggio di questa CPU è l'avere due stack pointer distinti, uno per ogni modalità. In modalità supervisore infatti il 68000 usa un registro SP diverso, detto SSP (Supervisor SP). Il processore può comunque accedere al registro SP del livello utente (detto USP, User SP) anche dal livello supervisore, mediante apposite istruzioni. Grazie a questa caratteristica, in un sistema multitasking basato sul 68000 è possibile usare stack molto piccoli per i singoli processi, dato che non bisogna prevedere spazio in più per il salvataggio dei registri per le interruzioni. Per la gestione delle interruzioni sarà invece sufficiente che il sistema operativo allochi un solo stack supervisore di dimensioni adeguate.

Il modo supervisore è il meccanismo di base, comune a tutti i processori della famiglia 68000, per implementare le politiche di protezione tipiche dei sistemi operativi più avanzati: ai programmi comuni, che vengono eseguiti in modalità utente, non è consentito l'uso di istruzioni potenzialmente pericolose, che rimangono di competenza esclusiva del sistema operativo.

La CPU gestisce 8 livelli di interrupt. I livelli vanno dal livello 0 al livello 7 e sono a priorità. Quindi un livello ad alta priorità può sempre interrompere un livello a priorità inferiore. Nel registro di stato una istruzione privilegiata seleziona il livello di interrupt attualmente in esecuzione in modo da ignorare gli eventuali interrupt di livello inferiore. Il livello 7 è non mascherabile mentre il livello 0 non è in grado di bloccare nessun interrupt in esecuzione. I livelli come già detto sono memorizzati nel registro di stato e sono visibili in modo utente.

La tavola delle eccezioni (interrupt vector addresses) è posizionata nelle locazioni di memoria comprese tra 0 e 1023 e permette 256 vettori a 32 bit. Il primo vettore memorizza il punto di partenza dello stack degli indirizzi, il secondo memorizza lo stack delle istruzioni. I vettori tra 3 e 15 sono utilizzati per segnalare gli errori: errore di bus, indirizzo errato, istruzione illegale, divisone per zero, etc. Dal vettore 24 in poi vengono memorizzati gli interrupt, i 15 livelli di TRAP (interruzione software dell'esecuzione dei programmi da parte del processore) e i vettori definiti dall'utente.

Il gestore degli interrupt inizialmente era un chip separato, il 68901, questo chip complicava notevolmente il disegno della piastra e rallentava il processore dato che ogni interrupt doveva essere convertito dal chip. Il 68901 era provvisto anche di una UART molto semplice e di un timer per gli interrupt. Il 68901 aveva molti difetti inclusa una predisposizione a perdere gli interrupt di alto livello se questo e il timer scattavano nello stesso istante. La controparte prodotta dalla Mostek era decisamente migliore.

Durante l'avvio del computer avere i vettori a indirizzi fissi era molto comodo, dato che consentiva di programmare le ROM dei computer senza troppe complicazioni dovute alle allocazioni dinamiche dei vettori. Ma quando il sistema operativo era caricato una gestione fissa dei vettori era una tecnica sconsigliabile dato che limitava il sistema operativo e lo rendeva molto legato al funzionamento del singolo modello di processore. Per risolvere questo problema spesso i produttori avviavano il computer con le ROM residenti a partire da un particolare indirizzo e dopo l'avvio l'indirizzo di partenza veniva modificato e al posto della ROM veniva allocata della RAM che poteva essere modificata senza problemi.

Un ulteriore problema derivava dalla modalità privilegiata. I progettisti l'hanno realizzata pensando a un sistema operativo come Unix che per ragioni di sicurezza attua un netta distinzione tra programmi e sistema operativo. L'idea era buona ma l'implementazione si rivelò lacunosa, vi erano delle dimenticanze che la rendevano non sicura. Questi errori vennero corretti nelle generazioni successive.

Il 68000 non era in grado di gestire correttamente un errore nell'accesso alla memoria e quindi non era in grado di implementare una vera gestione della memoria virtuale, una necessità vitale per molti sistemi operativi. La memoria virtuale è una semplice tecnica utilizzata per simulare la disponibilità di memoria RAM praticamente infinita. Quando il processore accedeva a una locazione di memoria non esistente attivava un interrupt che provvedeva a selezionare un blocco di RAM, prelevarne il contenuto memorizzandolo su disco rigido e poi manipolava gli indirizzi in modo che gli indirizzi inesistenti puntassero alla zona di memoria appena liberata. Alcuni produttori di sistemi Unix realizzarono macchine basate sul 68000 con il supporto della memoria virtuale. Ci riuscirono utilizzando due processori con il clock sfasato. Quando il primo processore si bloccava per via di un accesso a un indirizzo inesistente la logica di controllo impediva al secondo di fare la stessa fine e attivava l'interrupt di gestione della memoria virtuale che dopo aver liberato la RAM e aver opportunamente manipolato gli indirizzi sbloccava il primo processore che riprendeva l'elaborazione come se non fosse successo niente. Ovviamente era una tecnica molto costosa e inefficiente e appena usci il 68010 i produttori aggiornarono le macchine eliminando il secondo processore.

Un problema meno visibile ma non meno importante del 68000 era che avendo molte istruzioni e molti modi di indirizzamento era difficile da simulare dato che il simulatore doveva tener conto di moltissimi casi con moltissime varianti. Questo è un problema che si presenterà anche in alcune versioni moderne della sua architettura. Nel controllo avionico infatti è stato scelto il processore Intel 80386 per la sua semplicità di simulazione rispetto al corrispettivo processore Motorola.

La revisione successiva del processore, il Motorola 68010 risolse la maggior parte dei problemi del 68000.

Il default è 16 bit.

Si noti che la quantità effettivamente sommata o sottratta al registro indirizzi, rispettivamente nei modi con post-incremento e pre-decremento, dipende dalla dimensione dei dati: 1 se si opera su byte, 2 se su word, 4 se su long word.

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Motorola 6809

Fra le migliorie più significative del 6809 rispetto alle famiglie di processori che lo hanno preceduto c'erano la presenza di due accumulatori a 8 bit ( il 6502 ne aveva solo uno) che potevano essere uniti per realizzare un singolo accumulatore a 16 bit. Era dotato anche di due registri indirizzi a 16 bit e di due stack pointer (il 6502 ne aveva uno solo) e di metodi di indirizzamento molto avanzati.

Il 6809 era compatibile a livello di sorgente con il 6800, sebbene il 6800 avesse un set di 78 istruzioni mentre il 6809 ne avesse solamente 59. Molte istruzioni eliminate erano state sostituite da istruzioni più generiche e alcune istruzioni erano state sostituite da ulteriori modi di indirizzamento. L'assemblatore provvedeva a leggere l'assembler del 6800 e a convertirlo in codice macchina 6809 applicando le opportune conversioni. L'assembler nativo del 6809 era molto ortogonale infatti era molto più semplice da programmare rispetto ai prodotti della concorrenza.

Altra caratteristica significativa quella di essere stato il primo processore ad implementare in hardware l'operazione di moltiplicazione. Era dotato di un'aritmetica completa a 16 bit nonché di un veloce gestore degli interrupt. Questo processore era molto più veloce dei processori della serie 6800 (mediamente cinque volte più veloce) e come questi conteneva una istruzione non documentata che poteva danneggiare seriamente il bus del sistema (Halt and Catch Fire).

Le ottimizzazioni del 6809 sono molto diverse dalle ottimizzazioni moderne. I processori moderni sono tutti di tipo RISC internamente quindi sono in grado di eseguire un numero ridotto di istruzioni ma in modo molto rapido. I processori come il 6809 erano processori di tipo CISC cioè processori dotati di molte istruzioni. Per poter eseguire molte istruzioni con molti modi di indirizzamento senza utilizzare milioni di transistor i progettisti realizzavano entro i processori delle unità generiche che venivano opportunamente programmate con il micro codice in modo da riconoscere e eseguire correttamente tutte le istruzioni assembler. Quindi un'ottimizzazione per il 6809 consisteva in un miglioramento del micro codice.

Lo Zilog Z80 era probabilmente il contendente diretto del 6809, anche se non riusciva a reggere il confronto. Ad esempio l'operazione "ADD A,63" richiedeva 7 cicli di clock allo Z80 contro i 3 del 6809. Quindi lo Z80 per ottenere le stesse prestazioni del 6809 avrebbe dovuto operare a una frequenza più che doppia di quella del 6809. Un altro problema dello Z80 era che per leggere un dato in memoria utilizzava un ciclo di clock della memoria, non come molti altri microprocessori del tempo che utilizzavano il ciclo di clock interno. Quindi una lettura della memoria dello Z80 richiedeva molti cicli di clock conto il solo necessari al 6800/6809.

Il 6809 è dotato internamente di un generatore di clock (necessita ovviamente di un quarzo esterno). Il 6809E necessita invece del generatore di clock esterno. Esistevano la varianti 68A09(E) e 68B09(E), la lettera serviva a indicare la diversa velocità di clock supportata.

La Motorola produsse originariamente il 6809 nelle versioni a 1 MHz e 2 Mhz. Versioni più veloci furono prodotte in seguito. È considerato il precursore "morale" della famiglia 68000 dato che il disegno del 68000 sembra una versione estesa e integrata del disegno del 6809.

Il 6809 venne utilizzato da Commodore nel suo computer con due CPU SuperPET, e nella incarnazone del 68A09 nell'unica console vettoriale, la Vectrex, che oltre a essere basata su una gestione della grafica di tipo vettoriale era dotata anche di uno schermo integrato. Il 6809E venne utilizzato anche nel TRS-80 Color Computer (CoCo), nel computer Acorn System 2, 3 e 4, nei cloni del CoCo prodotti in Inghilterra e nell'home computer Dragon 32/64.

L'azienda produttrice di software Microwave sviluppò il sistema operativo originale, l'OS 9 (da non confondere con il Mac OS 9) per il 6809 che in seguito venne convertito anche per i processori della serie 68000.

L'Hitachi 6309 era una versione avanzata del 6809 con più registri e più istruzioni. Tra le istruzioni aggiunte vi era quella per lo spostamento di interi blocchi di memoria, per moltiplicazioni multiple e la divisione implementata in hardware. Venne utilizzato nella versione non ufficiale della CoCo 3 e venne realizzata una versione dell'OS 9 in grado di avvantagiarsi delle sue peculiarità.

Sfortunatamente né Motorola né Hitachi portarono avanti lo sviluppo del processore 6809 pur essendo un processore molto valido ed in grado di essere utilizzato praticamente per qualsiasi utilizzo. Molte delle sue innovazioni vennero riprese e utilizzate nei processori progettati successivamente da Motorola.

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Source : Wikipedia