Технология MOS 6502 - MOS Technology 6502

Технология MOS 6502
MOS 6502AD 4585 top.jpg
Процессор MOS Technology 6502 в ДИП-40 пластиковый пакет. Четырехзначный код даты указывает на то, что он был изготовлен на 45-й неделе (ноябрь) 1985 года.
Общая информация
Запущен1975; 45 лет назад (1975)
Общий производитель (и)
Спектакль
Максимум. ЦПУ тактовая частотаОт 1 МГц до 3 МГц
Ширина данных8
Ширина адреса16
Архитектура и классификация
Набор инструкцийMOS 6502
инструкции56
Физические характеристики
Транзисторы
Пакет (ы)
История
Предшественник
Преемник

В Технология MOS 6502 (обычно «шестьдесят пять ом-два» или «шесть-пять-ом-два»)[3] является 8 бит микропроцессор который был разработан небольшой командой во главе с Чак Педдл за Технология MOS. Команда дизайнеров ранее работала в Motorola на Motorola 6800 проект; 6502 - это, по сути, упрощенная, менее дорогая и быстрая версия этой конструкции.

Когда он был представлен в 1975 году, 6502 был самым дешевым микропроцессором на рынке со значительным отрывом. Первоначально он продавался менее чем за одну шестую от стоимости конкурирующих разработок более крупных компаний, таких как 6800 или Intel 8080. Его внедрение вызвало резкое снижение цен на всем рынке процессоров. Вместе с Зилог Z80, это вызвало серию проектов, в результате которых домашний компьютер революция начала 1980-х гг.

Популярный игровые приставки и компьютеры, такие как Atari 2600, Семейство 8-битных Atari, Яблоко II, Система развлечений Nintendo, Коммодор 64, Atari Lynx, BBC Micro и другие, используют 6502 или варианты базовой конструкции. Вскоре после появления 6502 технология MOS была полностью куплена Commodore International, который продолжал продавать микропроцессор и лицензии другим производителям. В первые дни 6502 это было второй источник к Rockwell и Synertek, а затем лицензию для других компаний.

В своем CMOS форма, 65C02, который был разработан Центр западного дизайна (WDC) семейство 6502 продолжает широко использоваться в встроенные системы, с оценочными объемами производства в сотни миллионов.[4]

История и использование

Истоки в Motorola

Демонстрационная плата Motorola 6800, построенная Чаком Педдлом и Джоном Бьюкененом в 1974 году

6502 был разработан многими из тех же инженеров, которые проектировали Motorola 6800 семейство микропроцессоров.[5] Компания Motorola начала проект микропроцессора 6800 в 1971 году под руководством Тома Беннета в качестве главного архитектора. Компоновка микросхем началась в конце 1972 года, первые 6800 микросхем были изготовлены в феврале 1974 года, а полное семейство было официально выпущено в ноябре 1974 года.[6][7] Джон Бьюкенен был разработчиком чипа 6800[8][9] и Род Оргилл, который позже сделал 6501, помог Бьюкенену с анализом схем и компоновкой микросхемы.[10] Билл Менш присоединился к Motorola в июне 1971 года после окончания Университета Аризоны (в возрасте 26 лет).[11] Его первым заданием было помочь определить периферийные ИС для семейства 6800, а позже он был главным разработчиком 6820 Адаптер периферийного интерфейса (PIA).[12] Инженеры Motorola могли проводить аналоговое и цифровое моделирование на IBM 370-165 универсальный компьютер.[13] Беннет нанял Чак Педдл в 1973 году для выполнения архитектурных работ по поддержке продуктов семейства 6800, которые уже ведутся.[14] Он участвовал во многих областях, в том числе в разработке 6850 ACIA (последовательный интерфейс).[15]

Целевыми клиентами Motorola были известные компании-производители электроники, такие как Hewlett Packard, Tektronix, TRW, и Chrysler.[16] В мае 1972 года инженеры Motorola начали посещать избранных клиентов и делиться деталями предлагаемой ими 8-битной микропроцессорной системы с ПЗУ, ОЗУ, параллельным и последовательным интерфейсами.[17] В начале 1974 года они предоставили инженерные образцы микросхем, чтобы клиенты могли создавать прототипы своих конструкций. Стратегия Motorola по «полному семейству продуктов» была сосредоточена не на цене микропроцессора, а на снижении общей стоимости проектирования для заказчика. Они предложили программное обеспечение для разработки на таймшер-компьютере "Экзорцизер «Система отладки, обучение на месте и поддержка инженеров на местах.[18][19] И Intel, и Motorola изначально объявили цену в 360 долларов за один микропроцессор.[20][21] Фактическая цена на объемы производства была намного меньше. Motorola предложила дизайнерский комплект, содержащий 6800 с шестью микросхемами поддержки, за 300 долларов.[22]

Педдл, который сопровождал продавцов во время визитов к покупателям, обнаружил, что покупателей отталкивает высокая стоимость микропроцессорных чипов.[23] В то же время эти визиты неизменно приводили к тому, что инженеры, которых он представлял, составляли списки необходимых инструкций, которые были намного меньше, чем «все эти причудливые инструкции», которые были включены в 6800.[24] Педдл и другие члены команды начали обрисовывать в общих чертах дизайн усовершенствованного микропроцессора уменьшенного размера. В то время новое предприятие Motorola по производству полупроводников в Остине, штат Техас, испытывало трудности с производством МОП-микросхем, а середина 1974 года стала началом годовой рецессии в полупроводниковой промышленности. Кроме того, многие сотрудники Mesa, штат Аризона, были недовольны предстоящим переездом в Остин.[25]

Руководство подразделения полупроводниковой продукции Motorola было перегружено проблемами и не проявило интереса к предложению Peddle о недорогом микропроцессоре. В конце концов Педдлу было отправлено официальное письмо с требованием прекратить работу над системой.[26] Педдл ответил на приказ, сообщив Motorola, что письмо представляет собой официальное заявление об «отказе от проекта», и поэтому интеллектуальная собственность, которую он разработал к тому моменту, теперь принадлежит ему.[27] В интервью в ноябре 1975 года председатель Motorola Роберт Гэлвин в конечном итоге согласился с тем, что концепция Педдла была удачной и что подразделение упустило возможность: «Мы не выбрали правильных руководителей в подразделении полупроводниковой продукции». Подразделение было реорганизовано, сменилось руководство. Новый вице-президент группы Джон Велти сказал: «Организация, занимающаяся продажей полупроводников, потеряла чувствительность к потребностям клиентов и не может принимать быстрые решения».[28]

Переход к технологии MOS

Реклама MOS Technology 1973 года, в которой подчеркиваются возможности заказных интегральных схем.
MOS Technology MCS6501, в белом керамическом корпусе, изготовлен в конце августа 1975 г.

Педдл начал искать источники финансирования этого нового проекта за пределами Motorola. Сначала он подошел МОСТЕК Генеральный директор Л. Дж. Севин, но Севин отказался и позже признал, что это было потому, что он боялся, что Motorola подаст на них в суд.[29]

Пока Педдл был в гостях Ford Motor Company во время одной из поездок по продажам Боб Джонсон, позже глава подразделения автоматизации двигателей Ford, упомянул, что их бывший коллега Джон Пайвинен переехал в Общий инструмент и учился дизайну полупроводников. С тех пор он ушел и занимался очень интересной работой над чипсетами для калькуляторов в новой компании, которую он основал в Вэлли-Фордж, Пенсильвания.[30]

Пайвинен сформировал Технология MOS в 1969 году с двумя другими руководителями General Instrument, Морт Джаффе и Доном Маклафлином. Аллен-Брэдли, поставщик электронных компонентов и промышленных устройств управления, приобрела контрольный пакет акций в 1970 году.[31] Компания разработала и изготовила индивидуальные микросхемы для клиентов и разработала линейку микросхем калькуляторов.[32]

После того, как усилия MOSTEK провалились, Педдл подошел к Пайвинену, который «сразу понял».[33] 19 августа 1974 года Чак Педдл, Билл Менш, Род Оргилл, Гарри Боуком, Рэй Хирт, Терри Холдт и Уил Матис покинули Motorola, чтобы присоединиться к MOS. Майк Джейнс присоединился позже. Из семнадцати разработчиков микросхем и компоновщиков в команде 6800 осталось семь. Целью команды было разработать и произвести недорогой микропроцессор для встраиваемых приложений и охватить как можно более широкую клиентскую базу. Это было бы возможно только в том случае, если бы микропроцессор был дешевым, а целевая цена была установлена ​​на уровне 5 долларов США.[34]

Чипы производятся путем печати нескольких копий дизайна чипа на поверхности "вафля", тонкий диск из высокочистого кремния. Чипы меньшего размера могут быть напечатаны в большем количестве на одной и той же пластине, что снижает их относительную цену. Кроме того, пластины всегда содержат некоторое количество крошечных физических дефектов, разбросанных по поверхности. Любой чип, напечатанный в этом месте, выйдет из строя, и его следует выбросить. Меньшие чипы означают, что вероятность того, что одна копия будет отпечатана с дефектом, меньше. По обеим этим причинам стоимость конечного продукта сильно зависит от размера конструкции микросхемы.[35]

Оригинальные чипы 6800 предназначались для 180 × 180 мил,[а] но верстка была завершена в 212 × 212 мил (5,4 × 5,4 мм), или площадью 29,0 мм2.[36] Для нового дизайна цель по стоимости требовала целевого размера 153 × 168 мил (3,9 × 4,3 мм), или площадью 16,6 мм2.[37] Для достижения этой цели потребуется несколько новых методов.

Переход на NMOS

Когда разрабатывалась модель 6502, на рынке появилось два значительных новшества, которые обеспечили значительное снижение затрат. Первым был переход от PMOS к NMOS. В цепях PMOS всегда проходило питание, даже в выключенном состоянии. Чтобы переключение между включенным и выключенным состояниями было легко заметным в сигналах, в большинстве систем PMOS использовалось два положительных напряжения, часто +12 В и +5 В, а также земля и отрицательное напряжение. Примером может служить Intel 8080, который имел +12 В, +5 В, −5 В и землю.[38] Напротив, схемы NMOS, также известные как транзисторы с пониженной нагрузкой, потребляла примерно вдвое меньше энергии и, следовательно, могла быть построена меньше, что уменьшило размер кристалла. Им также требовалось только одно питающее напряжение, обычно +5 В, что упростило разводку на кристалле и еще больше уменьшило размер.[39]

Еще одним практическим преимуществом было то, что тактовый сигнал для ЦП PMOS должен был быть достаточно сильным, чтобы выдержать все рассеивание при прохождении через схемы, что почти всегда требовало отдельного внешнего чипа, который мог бы подавать достаточно сильный сигнал. При снижении требований к мощности NMOS часы можно было перенести на чип, что упростило общую конструкцию компьютера. Эти изменения значительно снизили сложность и стоимость внедрения полной системы.[39]

Еще одно изменение, которое имело место, - это внедрение компанией Perkin-Elmer в 1973 году бесконтактных проекционных систем. Ранее чипы наносили узор на поверхность пластины, помещая «маску» на поверхность и затем освещая ее ярким светом. . Маски были хрупкими, и их хватило всего на несколько десятков применений, прежде чем они изнашивались. В Micralign Система проецировала изображение на расстоянии, поэтому маски сохранялись намного дольше. Это не уменьшило размер получаемых конструкций, но означало, что производственная линия могла работать намного более эффективно, снижая затраты.[40]

Существующие производственные линии MOS Technology были основаны на более старой технологии PMOS, они еще не начали работать с NMOS, когда прибыла команда. Пайвинен пообещал вовремя запустить линию NMOS, чтобы начать производство нового процессора. Он выполнил обещание, новая линия была готова к июню 1975 года.[41]

Примечания к дизайну

Чак Педдл, Род Оргилл и Уил Матис разработали начальную архитектуру новых процессоров. Статья в сентябре 1975 г. Журнал EDN дает это резюме дизайна:[42]

Семейство MOS Technology 650X представляет собой сознательную попытку восьми бывших сотрудников Motorola, которые работали над разработкой системы 6800, выпустить деталь, которая заменит и превзойдет 6800, но при этом будет продавать ее дешевле. Оглядываясь назад на проект 6800, команда MOS Technology во главе с Чаком Педдлом внесла следующие архитектурные изменения в CPU Motorola ...

Основным изменением, касающимся размера микросхемы, было устранение трех состояний на выходах адресной шины. Это было включено в 6800, чтобы позволить ему работать с другими чипами в прямой доступ к памяти (DMA) и совместной обработки за счет значительного места на кристалле. На практике использование такой системы требовало, чтобы другие устройства были аналогичными сложными, и разработчики вместо этого стремились использовать внешние системы для координации такого доступа. В 6502 просто убрали эту функцию, поскольку он был недорогим контроллером, который использовался для конкретных задач и связи с простыми устройствами. Педдл предположил, что любой, кому действительно нужен такой стиль доступа, может реализовать его с помощью одного 74158.[43]

Следующим важным отличием было упрощение регистров. Для начала, один из двух аккумуляторы был удален. Регистры общего назначения, такие как аккумуляторы, должны быть доступны для многих частей декодера команд и, следовательно, требуют значительного количества соединений для перемещения данных в их хранилище и из них. Два аккумулятора упрощают многие задачи кодирования, но значительно усложняют саму конструкцию микросхемы.[42] Дальнейшая экономия была достигнута за счет уменьшения регистр стека от 16 до 8 бит, что означает, что длина стека может составлять не более 256 байт, чего было достаточно для его предполагаемой роли микроконтроллера.[42]

16-битный IX индексный регистр был разделен на две части, став X и Y. Что еще более важно, изменился стиль доступа; в 6800 IX содержал 16-битный адрес, который был смещен числом, указанным в инструкции, эти два были добавлены для получения окончательного адреса. В 6502 (и большинстве других конструкций) базовый адрес хранился в инструкции, и к нему добавлялись X или Y.[43]

Наконец, набор команд был упрощен, освободив место для декодера и логики управления. Из исходных 72 инструкций в 6800 осталось 56. Среди тех, что были удалены, были любые инструкции по перемещению данных между двумя аккумуляторами 6800, а также ряд инструкций ветвления, вдохновленных PDP-11 как возможность напрямую сравнивать два числовых значения. 6502 использовал более простую систему, которая обрабатывала сравнения, выполняя математические вычисления в аккумуляторе и затем проверяя флаги результатов.[43]

Высокоуровневый дизайн микросхемы пришлось превратить в чертежи транзисторов и межсоединений. В MOS Technology «макетирование» выполнялось вручную с помощью цветных карандашей и пергаментной бумаги. Макет состоял из тысяч многоугольников на шести разных рисунках; по одному для каждого слоя производственного процесса. Учитывая ограничения по размеру, необходимо было постоянно учитывать всю конструкцию чипа. Менч и Пайвинен работали над декодер инструкций[44] в то время как Менч, Педдл и Оргилл работали над ALU и регистрами. Еще одним достижением, разработанным на вечеринке, был способ совместного использования части внутренней проводки, что позволило уменьшить размер ALU.[45]

Несмотря на все усилия, окончательный дизайн оказался на 5 мил больше ширины.[46] Первые 6502 чипа были 168 × 183 мил (4,3 × 4,7 мм), или площадью 19,8 мм2. Инструкция поворота вправо (ROR) не работала в первом кремнии, поэтому инструкция была временно исключена из опубликованных документов, но следующая итерация дизайна уменьшила чип и исправила инструкцию поворота вправо, которая затем была включена в пересмотренную документацию. .[47]

Представляем 6501 и 6502

Вводная реклама микропроцессоров MOS Technology MCS6501 и MCS6502

MOS представит два микропроцессора, основанных на одной и той же базовой конструкции: 6501 будет подключаться к тому же разъему, что и Motorola 6800, в то время как 6502 изменит расположение выводов для поддержки встроенного тактового генератора. Оба будут работать с другими микросхемами поддержки, разработанными для 6800. Они не будут запускать программное обеспечение 6800, потому что у них другой набор инструкций, разные регистры и в основном разные режимы адресации.[48] Род Оргилл отвечал за дизайн 6501; он помогал Джону Бьюкенену в Motorola на 6800. Билл Менш сделал 6502; он был разработчиком адаптера периферийного интерфейса 6820 (PIA) в Motorola. С макетом помогали Гарри Боуком, Майк Джейнс и Сидней-Энн Холт.

Внедрение микропроцессоров MOS Technology отличалось от традиционного выпуска продукции, продолжавшегося несколько месяцев. Первый запуск новой интегральной схемы обычно используется для внутреннего тестирования и передается избранным клиентам в качестве «инженерных образцов». Эти микросхемы часто имеют один или два небольших конструктивных дефекта, которые будут исправлены до начала производства. Целью Чака Педдла было продать первые партии чипов 6501 и 6502 участникам торговой выставки Wescon в Сан-Франциско, которая началась 16 сентября 1975 года. Педдл был очень эффективным представителем, и микропроцессоры MOS Technology широко освещались в отраслевой прессе. Одним из первых был рассказ о микропроцессорах MCS6501 и MCS6502 на всю страницу в выпуске журнала от 24 июля 1975 г. Электроника журнал.[49] Истории также попали в EE Times (24 августа 1975 г.),[50] EDN (20 сентября 1975 г.), Электронные новости (3 ноября 1975 г.), Байт (Ноябрь 1975 г.)[51] и Микрокомпьютерный дайджест (Ноябрь 1975 г.).[52] Рекламы 6501 появились в нескольких публикациях в первую неделю августа 1975 года. 6501 будет продаваться на Wescon по 20 долларов за штуку.[53] В сентябре 1975 года реклама включала микропроцессоры 6501 и 6502. 6502 будет стоить всего 25 долларов (что эквивалентно 119 долларам в 2019 году).[54]

Когда компания MOS Technology прибыла в Вескон, они обнаружили, что экспонентам не разрешается ничего продавать в выставочном зале. Они сняли люкс «Макартур» в Отель St. Francis и направил клиентов на покупку процессоров. В комплексе процессоры хранились в больших банках, что означало, что чипы были в производстве и были легко доступны. Покупатели не знали, что в нижней половине каждой банки находятся нефункциональные микросхемы.[55] Чипы стоили 20 и 25 долларов, а пакет документации - еще 10 долларов. Пользователям было предложено сделать фотокопии документов, недорогой способ для MOS Technology распространять информацию о продукте. Предполагалось, что процессоры будут иметь 56 инструкций, но инструкция «Повернуть вправо» (ROR) на этих микросхемах работала некорректно, поэтому в предварительных таблицах данных было указано всего 55 инструкций. Обзоры в Байт и EDN отметил отсутствие инструкции ROR. Следующая версия схемы устранила эту проблему, и в таблице данных за май 1976 г. было перечислено 56 инструкций. Педдл хотел, чтобы каждый заинтересованный инженер и любитель имел доступ к микросхемам и документации; другие полупроводниковые компании хотели иметь дело только с «серьезными» клиентами. Например, Печатки представлял 2650 микропроцессор и его реклама просили читателей писать информацию на фирменных бланках.[56]

MOS Technology MCS6502, в белом керамическом корпусе, изготовлен в конце 1975 г.
Различия в распиновке
Штырь680065016502
2ОстановкаГотовыйГотовый
3∅1 (дюйм)∅1 (дюйм)∅1 (уходит)
5Действительный адрес памятиДействительный адрес памятиN.C.
7Автобус доступенАвтобус доступенСИНХРОНИЗАЦИЯ
36Включить шину данныхВключить шину данныхN.C.
37∅2 (дюйм)∅2 (дюйм)∅0 (дюйм)
38N.C.N.C.Установить флаг переполнения
39Трехсторонний контрольN.C.∅2 (уходит)

Иск Motorola

В даташите за май 1976 г. не упоминался микропроцессор 6501, который был в Август 1975 г. версия.

Представление 6501/6502 в печати и на Весконе имело огромный успех. Обратной стороной было то, что внимание Motorola привлекло широкое освещение в прессе. В октябре 1975 года Motorola снизила цену одного микропроцессора 6800 со 175 до 69 долларов. Комплект для проектирования системы стоимостью 300 долларов был уменьшен до 150 долларов, и теперь он поставлялся с печатной платой.[57] 3 ноября 1975 года Motorola обратилась в Федеральный суд с иском о запрете MOS Technology производить и продавать микропроцессорные устройства. Они также подали иск о нарушении патентных прав и незаконном присвоении коммерческой тайны. Motorola заявила, что семь бывших сотрудников присоединились к MOS Technology для создания микропроцессорных продуктов этой компании.[58]

Motorola была компанией с доходом в миллиард долларов, у нее было правдоподобное дело и адвокаты. 30 октября 1974 года Motorola подала множество патентных заявок на семейство микропроцессоров и получила двадцать пять патентов. Первый был в июне 1976 года, а второй - Биллу Меншу 6 июля 1976 года за схему чипа 6820 PIA. Эти патенты касались шины 6800 и того, как периферийные микросхемы взаимодействуют с микропроцессором.[59] Motorola начала производить транзисторы в 1950 году и имела портфель патентов на полупроводники. Аллен-Брэдли решил не бороться с этим делом и продал свою долю в MOS Technology обратно основателям. В иске были названы имена четырех бывших инженеров Motorola: Чака Педдла, Уилла Мэтиса, Билла Менша и Род Оргилла. Все они были названы изобретателями в 6800 патентных заявках. В процессе открытия компания Motorola обнаружила, что один инженер, Майк Джейнс, проигнорировал инструкции Педдла и принес свои проектные документы 6800 в MOS Technology.[60] В марте 1976 года у теперь независимой MOS Technology заканчивались деньги, и ей пришлось уладить дело. Они согласились отказаться от процессора 6501, заплатить Motorola 200 000 долларов и вернуть документы, которые, по утверждению Motorola, были конфиденциальными. Обе компании согласились перекрестная лицензия патенты на микропроцессоры.[61] В мае того же года Motorola снизила цену одного микропроцессора 6800 до 35 долларов. К ноябрю Коммодор приобрела MOS Technology.[62][63]

Компьютеры и игры

Несмотря на юридические проблемы, MOS все еще оставалась с проблемой заставить разработчиков опробовать свой процессор, что побудило Чака Педдла разработать MDT-650 («терминал разработки микрокомпьютеров»). одноплатный компьютер. Другая группа внутри компании разработала КИМ-1, который был продан полукомплектом и мог быть превращен в полезную систему с добавлением стороннего компьютерный терминал и компакт-кассета водить машину. К их большому изумлению, KIM-1 хорошо продавался любителям и мастерам, а также инженерам, для которых он был предназначен. Связанный Роквелл AIM 65 Система контроля / обучения / развития также хорошо себя зарекомендовала. Программное обеспечение AIM 65 основано на программном обеспечении MDT. Еще одним примерно похожим продуктом был Synertek. SYM-1.

Одним из первых "публичных" применений дизайна стал Яблоко I микрокомпьютер, представленный в 1976 году. 6502 затем использовался в Commodore PET и Яблоко II,[64] оба выпущены в 1977 году. Позже он использовался в Семейство 8-битных Atari и Желудь Атом домашние компьютеры, BBC Micro,[64] Коммодор ВИК-20 и другие конструкции как для домашних компьютеров, так и для бизнеса, такие как Ohio Scientific и Орич. В 6510, прямой преемник 6502 с цифровым портом ввода / вывода и три государства адресная шина, была ЦПУ используется в самых продаваемых[65][66] Коммодор 64 домашний компьютер. Варианты процессоров 6520 и / или 6502 использовались во всех моделях Commodore. дискета диски для всех своих 8-битных компьютеров, от линейки PET (некоторые из которых имели два процессора на базе 6502) до Commodore 128D, включая Commodore 64, и на всех дисковых накопителях Atari для всей линейки 8-битных компьютеров , от 400/800 через XEGS.

Еще одно важное применение семейства 6500 было в видеоиграх. Первым, кто использовал дизайн процессора, был Atari VCS, позже переименованный в Atari 2600. VCS использовала вариант 6502, названный 6507, который имел меньше контактов и, как следствие, мог адресовать только 8КБ памяти. Будут проданы миллионы консолей Atari, каждая с процессором MOS. Еще одно важное использование было Nintendo Entertainment System и Famicom. 6502, используемый в NES, был второстепенный источник версия от Ricoh, частичный система на кристалле, что не хватало двоично-десятичный режима, но добавлены 22 регистра с отображением памяти и встроенное оборудование для генерации звука, чтения с джойстика и спрайт список DMA. Называется 2A03 в NTSC консоли и 2A07 в PAL консоли (разница в делитель памяти соотношение и справочная таблица для частот дискретизации звука), этот процессор был произведен исключительно для Nintendo. В Atari Lynx использовал версию чипа с частотой 4 МГц, 65SC02.

В 1980-х годах популярный журнал по электронике Elektor / Elektuur использовал процессор в своей плате для разработки микропроцессоров. Младший компьютер.

Техническое описание

6502 кристалл процессора. Обычная секция слева - это ПЗУ для декодирования команд, кажущаяся случайной секция в центре - это логика управления, а справа - регистры (вверху) и ALU (внизу). Подключения шины данных расположены вверху справа, а адресная шина - справа и внизу справа.[37]
6502 Конфигурация контактов (40-контактный ОКУНАТЬ )
Регистры MOS 6502
FEDCBА9876543210(битовая позиция, шестнадцатеричное)
Основные регистры
 ААнакопитель
Индексные регистры
 ИксИкс индекс
 YY индекс
00000001SSуказатель галса
Счетчик команд
ПКппрограмма Cвстречный
Регистр статуса
 NV-BDяZCп Флаги процессора

6502 - это прямой порядок байтов 8 бит процессор с 16 бит адресная шина. Оригинальные версии были изготовлены с использованием 8 мкм[68] технологический чип с рекламируемым размер кристалла из 153 мил × 168 мил (3,9 мм × 4,3 мм), или площадью 16,6 мм2.[37]

Внутренняя логика работает с той же скоростью, что и внешняя тактовая частота, но, несмотря на низкие тактовые частоты (обычно в районе от 1 до 2).МГц ) производительность 6502 была конкурентоспособна с другими современными процессорами, использующими значительно более высокие тактовые частоты. Отчасти это происходит из-за простого конечного автомата, реализованного комбинационная (без часовая) логика в большей степени, чем во многих других конструкциях; двухфазные часы (обеспечивающие две синхронизации за цикл) могут, таким образом, управлять всем машина-цикл напрямую. Для выполнения типичных инструкций на 6502 может потребоваться вдвое меньше циклов, чем на современных моделях. Как и большинство простых процессоров того времени, динамический NMOS Чип 6502 не секвенирован микрокод ПЗУ, но использует PLA (который занимал около 15% площади чипа) для декодирования и упорядочивания команд. Как и в большинстве 8-битных микропроцессоров, чип выполняет некоторое ограниченное перекрытие выборки и выполнения.

Низкая тактовая частота сдерживала требования к скорости памяти и периферийных устройств, подключенных к ЦП, поскольку для доступа к памяти было доступно только около 50% тактового цикла (из-за асинхронной конструкции эта доля сильно варьировалась между версиями чипа). Это было критически важно в то время, когда доступная память имела время доступа в диапазоне 250–450 нс.

Поскольку микросхема обращалась к памяти только во время определенных частей тактового цикла, и эти циклы были обозначены выводом вывода тактовой частоты PHI2-low, другие микросхемы в системе могли получить доступ к памяти в то время, когда 6502 был отключен от шины. Иногда это называлось «скрытым доступом». Этот метод широко использовался компьютерными системами; они будут использовать память с возможностью доступа на частоте 2 МГц, а затем запустить ЦП на частоте 1 МГц. Это гарантировало, что ЦП и видеооборудование могут чередовать свои обращения с общей производительностью, соответствующей производительности устройства памяти.[69] Когда в 1980-х годах стали доступны более быстрые запоминающие устройства, новые машины могли работать с более высокими тактовыми частотами, как, например, процессор 2 МГц в BBC Micro, и по-прежнему использовать методы совместного использования шины.

Регистры

Как и его предшественник 6800, у 6502 очень мало регистры. Регистры 6502 включают один 8-битный аккумулятор регистр (A), два 8-битных индексные регистры (X и Y), 7 биты флага состояния процессора (P), 8-битный указатель стека (S) и 16-битный счетчик команд (ПК). Это можно сравнить с типичным дизайном той же эпохи, Z80, который имеет восемь 8-битных регистров общего назначения, которые можно объединить в четыре 16-битных. Z80 также имел полный набор альтернативных регистров, который составлял в общей сложности шестнадцать регистров общего назначения.

Чтобы немного восполнить недостаток регистров, в 6502 был включен нулевая страница режим адресации, при котором в инструкции используется один адресный байт вместо двух, необходимых для адресации всех 64 КБ памяти. Это обеспечивает быстрый доступ к первым 256 байтам ОЗУ за счет использования более коротких инструкций. Чак Педдл сказал в интервью, что конкретное намерение состояло в том, чтобы позволить этим первым 256 байтам ОЗУ использоваться как регистры.[нужна цитата ]

Адресное пространство стека проводной на страницу памяти $01, т.е. диапазон адресов $0100–$ 01FF (256–511). Программный доступ к стеку осуществляется с помощью четырех инструкций режима подразумеваемой адресации, функции которых состоят в том, чтобы нажимать или выталкивать (вытягивать) аккумулятор или регистр состояния процессора. Тот же стек также используется для вызовов подпрограмм через инструкции JSR (переход к подпрограмме) и RTS (возврат из подпрограммы) и для прерывать умение обращаться.

Обращение

Чип эффективно использует регистры индекса и стека с несколькими режимы адресации, включая быстрый режим "прямой страницы" или "нулевой страницы", аналогичный тому, который можно найти на PDP-8, который обращается к ячейкам памяти с адресов от 0 до 255 с одним 8-битным адресом (сохраняя цикл, обычно требующийся для выборки старшего байта адреса) - код для 6502 использует нулевую страницу так же, как код для других процессоров использовать регистры. На некоторых микрокомпьютерах на базе 6502 с операционной системой Операционная система использует большую часть нулевой страницы, оставляя для пользователя лишь несколько мест.

Режимы адресации также включают подразумевается (1-байтовые инструкции); абсолютный (3 байта); индексированный абсолютный (3 байта); проиндексированная нулевая страница (2 байта); относительный (2 байта); аккумулятор (1); косвенный, x и косвенный, y (2); и немедленный (2). Абсолютный режим - это режим общего назначения. Команды перехода используют 8-битное смещение со знаком относительно инструкции после перехода; числовой диапазон -128..127, следовательно, преобразуется в 128 байтов назад и 127 байтов вперед из инструкции, следующей за ветвью (что на 126 байтов назад и 129 байтов вперед от начала команды ветвления). В режиме аккумулятора аккумулятор используется как эффективный адрес и не требуется операнд данные. В немедленном режиме используется 8-битный буквальный операнд.

Косвенная адресация

Непрямые режимы полезны для множество обработка и др. зацикливание. В режиме «(косвенный), y» с циклом 5/6 8-битный регистр Y добавляется к 16-битному базовому адресу, считываемому с нулевой страницы, который располагается на один байт после кода операции. Таким образом, регистр Y является индекс регистр в том смысле, что он используется для хранения фактического индекс (в отличие от регистра X в 6800, где непосредственно хранился базовый адрес и к которому можно было добавить немедленное смещение). Увеличение регистра индекса для побайтового обхода массива занимает всего два дополнительных цикла. В менее часто используемом режиме «(косвенный, x)» эффективный адрес для операции находится по адресу нулевой страницы, образованному добавлением второго байта инструкции к содержимому регистра X. В индексированных режимах нулевая страница эффективно действует как набор из 128 дополнительных (хотя и очень медленных) адресных регистров.

6502 может выполнять сложение и вычитание в двоичном или двоично-десятичный. Перевод ЦП в режим BCD с САС (установить флаг D) инструкция приводит к десятичной арифметике, в которой $99 + $01 приведет к $00 и устанавливается флаг переноса (C). В двоичном режиме (CLD, сбросить флаг D), та же операция приведет к 9А и флаг переноса очищается. Кроме как Atari BASIC, Режим BCD редко использовался в приложениях для домашних компьютеров.

Увидеть Привет, мир! статья для простого, но характерного примера 6502 язык ассемблера.

Инструкции и коды операций

6502 инструкция коды операций (коды операций) имеют длину восемь бит и имеют общую форму AAABBBCC, где AAA и CC определяют код операции, а BBB определяет режим адресации.[70]

Например, рассмотрим ORA инструкция, которая выполняет побитовое ИЛИ над битами в аккумуляторе с другим значением. Код операции команды имеет вид 000bbb01, где bbb может быть 010 для значения немедленного режима (константа), 001 для фиксированного адреса нулевой страницы, 011 для абсолютного адреса и так далее.[70]

Этот шаблон не является абсолютным, и есть ряд исключений. Однако там, где он применяется, он позволяет легко деконструировать значения кода операции обратно к мнемонике ассемблера для большинства инструкций, обрабатывая крайние случаи с помощью специального кода.[70]

Из 256 возможных кодов операций, доступных с использованием 8-битного шаблона, исходный 6502 использует 151 из них, организованных в 56 инструкций с (возможно) несколькими режимы адресации. В зависимости от инструкции и режима адресации код операции может потребовать ноль, один или два дополнительных байта для операндов. Следовательно, машинные инструкции 6502 имеют длину от одного до трех байтов.[71][72] Операнд хранится в обычном для 6502 little-endian формат.

В 65C816, 16-битный CMOS потомок 6502, также поддерживает 24-битную адресацию, в результате чего инструкции собираются с трехбайтовыми операндами, также организованными в формате little-endian.

Остальные 105 кодов операций не определены. В исходном дизайне инструкции, в которых младшие 4-битные (клев) были 3, 7, B или F, не использовались, что дает возможность для будущего расширения. Точно так же столбец $ 2xxx имел только одну запись, LDX #постоянный. Остальные 25 пустых слотов были распределены. Некоторые из пустых слотов использовались в 65C02 для предоставления как новых инструкций, так и вариаций существующих с новыми режимами адресации. Инструкции $ Fxxx изначально оставались свободными, чтобы позволить сторонним поставщикам добавлять свои собственные инструкции, но более поздние версии 65C02 стандартизировали набор немного возиться инструкции, разработанные Rockwell Semiconductor.

язык ассемблера

A 6502 язык ассемблера инструкция состоит из трехсимвольной инструкции мнемонический, за которым следует любой операнды. Команды, которые не принимают отдельный операнд, а нацелены на один регистр на основе режима адресации, объединяют целевой регистр в мнемонике команд, поэтому ассемблер использует INX в отличие от INC X для увеличения регистра X.

Таблица инструкций

Детальное поведение

Процессор немаскируемое прерывание (NMI) вход край чувствительный, что означает, что прерывание вызвано задним фронтом сигнала, а не его уровнем. Значение этой функции состоит в том, что проводное ИЛИ цепь прерывания не поддерживается. Однако это также предотвращает возникновение вложенных прерываний NMI до тех пор, пока оборудование не сделает вход NMI снова неактивным, часто под контролем NMI. обработчик прерывания.

Одновременное утверждение НМИ и IRQ (маскируемые) линии аппаратных прерываний вызывают игнорирование IRQ. Однако, если линия IRQ остается утверждал после обслуживания NMI процессор немедленно ответит на IRQ, так как IRQ чувствительный к уровню. Таким образом, в конструкции 6502 был установлен своего рода встроенный приоритет прерывания.

Флаг «Break» процессора сильно отличается от других битов флага. Он не имеет собственных инструкций по установке флагов, сбросу или тестированию, и на него не влияют инструкции PHP и PLP. Он существует только в стеке, где BRK и PHP всегда записывают 1, а IRQ и NMI всегда записывают 0.

Входной контакт «SO», когда он заявлен, устанавливает бит состояния переполнения процессора (однако его снятие не очищает бит переполнения). Это может быть использовано высокоскоростным опрос драйвер устройства, который может опрашивать оборудование только один раз за три цикла с помощью Branch-on-oVerflow-Clear (BVC) инструкция, которая переходит в саму себя. Например, Коммодор 1541 и другие Коммодор дискета приводы используют эту технику для немедленного определения того, сериализатор готов принять или предоставить другой байт дисковых данных. Очевидно, что необходимо проявлять большую осторожность при проектировании драйвера устройства и соответствующей системы, поскольку ложное утверждение бита переполнения может испортить арифметическую обработку.

Вариации и производные

Существовало множество вариантов NMOS 6502:

  • В Технология MOS 6503 имел уменьшенную возможность адресации памяти (4 КБ) и отсутствие входа RDY в 28-выводном корпусе DIP (с опущенными выводами фазы 1 (OUT), SYNC, резервным Vss и SO 6502).[73]
  • В Технология MOS 6504 имел уменьшенную возможность адресации памяти (8 КБ), без NMI и без входа RDY в 28-контактном корпусе DIP (с опущенными выводами фазы 1 (OUT), SYNC, резервным Vss и SO 6502).[73]
  • В Технология MOS 6505 имел уменьшенную возможность адресации памяти (4 КБ) и отсутствие NMI в 28-выводном DIP-корпусе (с опущенными выводами фазы 1 (OUT), SYNC, избыточным Vss и SO 6502).[73]
  • В Технология MOS 6506 имели уменьшенную возможность адресации памяти (4 КБ), без NMI и без входа RDY, но все 3 тактовых вывода 6502 (т. е. двухфазные выходные часы) в 28-выводном DIP-корпусе (с SYNC, резервный Vss , и контакты SO 6502 также опущены).[73]
  • В Технология MOS 6507 имел уменьшенную возможность адресации памяти (8 КБ) и отсутствие прерываний в 28-выводном DIP-корпусе (с опущенными выводами фазы 1 (OUT), SYNC, избыточным Vss и SO 6502).[73] Этот чип использовался в Atari 2600 система видеоигр.
  • В Технология MOS 6508 имеет встроенный 8-битный порт ввода / вывода и 256 байт внутренней статической RAM.
  • В Технология MOS 6509 мог адресовать до 1 МБ ОЗУ как 16 банков по 64 КБ и использовался в Commodore CBM-II серии.
  • В Технология MOS 6510 имеет встроенный 6-битный программируемый порт ввода / вывода и использовался в Коммодор 64.
  • В Технология MOS 6512 был 6502 с 2-фазным тактовым входом для внешнего тактового генератора вместо встроенного тактового генератора.[73]
  • В Технология MOS 6513 был 6503 с 2-фазным тактовым входом, как и 6512.[73]
  • В Технология MOS 6514 был 6504 с 2-фазным тактовым входом, как и 6512.[73]
  • В Технология MOS 6515 был 6505 с 2-фазным тактовым входом, как и 6512.[73]
  • В Ricoh 2A03 был вариант 6502, включающий блок обработки звука и отсутствующий режим BCD, используемый в Система развлечений Nintendo.
  • 6502A был микросхемой 1,5 МГц, представленной в Астероиды Делюкс.
  • 6502B был версией 6502, способной работать на максимальной скорости 2 МГц вместо 1. B использовался в Яблоко III, BBC Micro и с тактовой частотой 1,79 МГц ранние 8-битные компьютеры Atari
  • «Официальный» 6502C был версией оригинального 6502, способной работать на частоте до 4 МГц.
  • Sally, также называемый 6502C, был модифицированным чипом 6502, который использовался в более поздних 8-битных компьютерах Atari. Он имеет сигнал HALT на контакте 35 и второй R / W на контакте 36 (эти контакты не подключены (N / C) на стандартных 6502). При нажатии HALT на низком уровне часы фиксируются, а процессор приостанавливается. Это использовалось для синхронизации ЦП с видеосхемой.
  • В Технология MOS 6591 и 6592 сотки Система на микросхеме которые используют полный Atari 2600 в 48-выводном DIP корпусе.[74][75]
  • В 65C02 это CMOS версия NMOS 6502, разработанная Билл Менш из Центр западного дизайна (WDC) с пониженным энергопотреблением, поддержкой гораздо более высоких тактовых частот, новыми инструкциями, новыми режимами адресации для некоторых существующих инструкций и исправлением ошибок NMOS, таких как JMP ($ xxFF) ошибка.
  • В 65SC02 представляет собой вариант WDC 65C02 без отдельных операций манипулирования битами (RMB, SMB, BBR и BBS).[76] Это ядро, работающее на частоте 4 МГц, использовалось в Atari Lynx Основная система IC.
  • CSG 65CE02 была производной CMOS, разработанной Commodore Semiconductor Group (CSG), ранее MOS Technology.
  • Rockwell R6511Q (и R6500 / 11, R6500 / 12, R6500 / 15 "Однокристальные микрокомпьютеры") являются улучшенными версиями процессора на базе 6502, включая отдельные операции манипулирования битами (RMB, SMB, BBR и BBS), 192-байтовое ОЗУ на кристалле с нулевой страницей, UART, так далее.[77][78]
  • Rockwell R65F11 (представленный в 1983 г.) и более поздний R65F12 представляют собой улучшенные версии процессора на базе 6502, также включающие операции индивидуальной обработки битов (RMB, SMB, BBR и BBS), внутрикристаллическое ОЗУ с нулевой страницей, на кристалле Четвертый ПЗУ ядра, UART и т. д.[79][80][81][82][83]
  • GTE G65SC102 программно совместим с 65C02, но имеет немного другую распиновку и схему генератора. В BBC Мастер Turbo включал версию этого процессора с частотой 4 МГц на карту сопроцессора, которую также можно было купить отдельно и добавить к Master 128.
  • Rockwell R65C00, R65C21 и R65C29 имели две улучшенные CMOS 6502 в одном кристалле, а R65C00 и R65C21 дополнительно содержали 2 КБ ПЗУ с программированием по маске.[84][85]
  • CM630 имеет 1 МГц Восточный блок клон 6502 и использовался в Правец 8A и 8C, болгарские клоны Яблоко // серии[86].
  • В Технология MOS 8502 был разработан MOS Technology и использовался в Коммодор 128. На основе MOS 6510, используемой в Commodore 64, 8502 мог работать с двойной тактовой частотой по сравнению с 6510.[87] Семейство 8502 также включает MOS 7501, 8500 и 8501.
  • В HuC6280 японская компания по производству видеоигр Хадсон Софт улучшенная версия WDC 65C02, изготовленная для них компанией Сейко Эпсон и NEC для SuperGrafx. Наиболее заметным продуктом, использующим HuC6280, является игровая консоль NEC TurboGrafx-16.

6512, 6513, 6514, & 6515

Каждая из технологий MOS 6512, 6513, 6514 и 6515 полагается на внешние тактовые импульсы вместо использования внутреннего тактового генератора, такого как 650x (например, 6502). Это было использовано для получения преимущества в некоторых конструкциях, где часы могли работать асимметрично, увеличивая общую производительность процессора.

6512 использовался в Би-би-си Micro B + 64.

16-битные производные

Западный центр дизайна разработал и в настоящее время производит W65C816S процессор, 16-разрядный, преемник статического ядра 65C02, со значительно расширенными функциями. W65C816S - это более новый вариант 65C816, который был ядром Яблоко IIGS компьютер и был основой Ricoh 5A22 процессор, на котором работают популярные Система развлечений Super Nintendo. W65C816S включает незначительные улучшения по сравнению с 65C816, которые делают новый чип не точной аппаратно-совместимой заменой более раннего. Среди этих улучшений было преобразование в статическое ядро, которое позволяет останавливать тактовую частоту в любой фазе без потери данных регистрами. W65C816S, доступный через дистрибьюторов электроники, с марта 2020 года официально рассчитан на работу на частоте 14 МГц.

Западный центр дизайна также разработал и изготовил 65C802, который представлял собой ядро ​​65C816 с 64-килобайтным адресным пространством в корпусе, совместимом с выводами 65 (C) 02. 65C802 может быть дооснащен платой 6502 и будет работать как 65C02 при включении питания, работая в «режиме эмуляции». Как и в случае с 65C816, последовательность из двух инструкций переключит 65C802 в «основной режим», открывая его 16-битный аккумулятор и индексные регистры, а также другие расширенные функции 65C816. 65C802 не получил широкого распространения; новые разработки почти всегда создавались на базе 65C816, в результате чего производство 65C802 прекращалось.

Пример кода

Следующие 6502 язык ассемблера исходный код для подпрограммы с именем СНИЗИТЬ, который копирует оканчивающийся нулем строка символов из одного места в другое, преобразовывая символы верхнего регистра в буквы нижнего регистра. Копируемая строка является «источником», а строка, в которой сохраняется преобразованный источник, является «местом назначения».

           0080 0080  00 040082  00 05 0600 0600  A0 00 0602  B1 800604  F0 11 0606  C9 410608  90 06 060А  C9 5B060C  B0 02 060E  09 20 0610  91 820612  C8   0613  D0 ED    0615  38   0616  60 0617  91 820618  18   0619  60 061А
; СНИЗИТЬ:;; Преобразование строки символов с завершающим нулем во все строчные буквы.; Максимальная длина строки составляет 255 символов, плюс нулевой термин -; инатор.;; Параметры:;; SRC - адрес исходной строки; DST - адрес строки назначения;        ORG $0080;SRC     .СЛОВО $0400     ; указатель исходной строки (40 долларов США)Летнее время     .СЛОВО $0500     ; указатель целевой строки ($ 42);        ORG $0600       ; начальный адрес исполнения;СНИЗИТЬ LDY #$00        ; начальный индекс;ПЕТЛЯ    LDA (SRC),Y     ; получить из исходной строки        БЫТЬ Q СДЕЛАНО        ; конец строки;        CMP #'А'        ; если ниже алфавита UC ...        BCC ПРОПУСКАТЬ        ; копировать без изменений;        CMP #'Z'+1      ; если больше, чем алфавит UC ...        БКС ПРОПУСКАТЬ        ; копировать без изменений;        ORA #%00100000  ; преобразовать в нижний регистр;ПРОПУСКАТЬ    STA (Летнее время),Y     ; сохранить в строку назначения        INY             ; индекс выпуклости        BNE ПЕТЛЯ        ; следующий символ;; ПРИМЕЧАНИЕ. Если Y оборачивает строку назначения, она останется в неопределенном; государственный. Мы устанавливаем перенос, чтобы указать это вызывающей функции.;        SEC             ; строка отчета слишком длинная ошибка & ...        РТС             ; вернуться к вызывающему;СДЕЛАНО    STA (Летнее время),Y     ; завершить строку назначения        CLC             ; преобразование отчета завершено & ...        РТС             ; вернуться к вызывающему;        .КОНЕЦ

Ошибки и причуды

У 6502 было несколько ошибки и причуды, которые нужно было учитывать при программировании:

  • Самые ранние версии 6502, например, поставляемые с некоторыми КИМ-1 компьютеры, имели серьезную ошибку в ROR (повернуть правую память или аккумулятор) инструкция. Операция ROR в этих микросхемах фактически является инструкцией ASL (арифметический сдвиг влево), которая не влияет на бит переноса в регистре состояния. MOS полностью исключила инструкцию из документации по микросхемам из-за дефекта, пообещав, что ROR появится на чипах 6502, начиная с 1976 года.[88] Подавляющее большинство существующих на сегодняшний день чипов 6502 не обнаруживают этой ошибки.
  • В NMOS Семейство 6502 имеет множество недокументированные инструкции, которые варьируются от одного производителя чипа к другому. Декодирование инструкций 6502 реализовано в проводной логический массив (аналогичный программируемая логическая матрица ), который определен только для 151 из 256 доступных коды операций. Остальные 105 запускают странные и иногда трудно предсказуемые действия, такие как сбой процессора, последовательное выполнение двух действительных инструкций, выполнение странных комбинаций двух инструкций или просто бездействие. Компания Eastern House Software разработала «Trap65», устройство, которое подключается между процессором и его разъемом для преобразования (перехвата) нереализованных кодов операций в BRK (программное прерывание) инструкции.[нужна цитата ] Некоторые программисты использовали эту функцию для расширения набора инструкций 6502, предоставив функциональные возможности для нереализованных кодов операций с помощью специально написанного программного обеспечения, перехваченного в векторе 0xFFFE инструкции BRK.[89][90] Все неопределенные коды операций были заменены на NOP инструкции в 65C02, расширенный CMOS версия 6502, хотя и с разными размерами байтов и временем выполнения. в 65C802 / 65C816, все 256 кодов операций выполняют определенные операции.
  • 6502-е годы косвенный скачок памяти инструкция JMP (<адрес>), частично сломан. Если <address> является шестнадцатеричный xxFF (т.е. любое слово, оканчивающееся на FF), процессор не перейдет на адрес, хранящийся в xxFF и xxFF + 1 как и ожидалось, а скорее определено xxFF и хх00 (Например, JMP (10FF) перейдет к адресу, хранящемуся в 10FF и 1000, вместо адреса, хранящегося в 10FF и 1100). Этот дефект сохранялся во всей линейке NMOS, но был исправлен в производных CMOS.
  • Индексированная адресация NMOS 6502 через границы страниц будет выполнять дополнительное чтение недопустимого адреса. Эта характеристика может вызывать случайные проблемы из-за доступа к оборудованию, которое действует при чтении, например, сброса таймера или флагов IRQ, отправки квитирования ввода-вывода и т. Д. Этот дефект продолжался во всей строке NMOS, но был исправлен в производных CMOS, в который процессор выполняет дополнительное чтение последнего байта инструкции.
  • 6502 читать-изменять-писать инструкции выполняют один цикл чтения и два цикла записи. Сначала считанные неизмененные данные записываются обратно, а затем записываются измененные данные. Эта характеристика может вызвать проблемы при двойном доступе к оборудованию, которое выполняет запись. Эта аномалия сохранялась во всей линейке NMOS, но была исправлена ​​в производных CMOS, в которых процессор выполняет два цикла чтения и один цикл записи. Защитное программирование практика обычно позволяет избежать этой проблемы, не выполняя инструкции чтения / изменения / записи в аппаратных регистрах.
  • N (результат отрицательный), V (переполнение знакового бита) и Z (нулевой результат) флаги состояния обычно бессмысленны при выполнении арифметических операций, когда процессор находится в BCD режим, поскольку эти флаги отражают двоичный, а не двоично-десятичный результат. Это ограничение было снято в производных CMOS. Следовательно, эту функцию можно использовать для отличия процессора CMOS от версии NMOS.[91]
  • Если при возникновении аппаратного прерывания 6502 находится в режиме BCD, он не вернется в двоичный режим. Эта характеристика может привести к скрытым ошибкам в подпрограмме обслуживания прерывания, если ей не удастся сбросить режим BCD перед выполнением любых арифметических операций. Например, Коммодор 64 с КЕРНАЛ некорректно обрабатывал эту характеристику процессора, требуя, чтобы IRQ быть отключенным или восстановленным во время математических операций BCD. Эта проблема также была решена в производных CMOS.
  • Набор команд 6502 включает BRK (код операции $ 00), который технически программное прерывание (по духу похож на мнемонику SWI Motorola 6800 и РУКА процессоры). BRK чаще всего используется для прерывания выполнения программы и запуска монитор машинного языка для тестирования и отладки при разработке программного обеспечения. BRK можно также использовать для маршрутизации выполнения программы с помощью простой таблицы переходов (аналогично тому, как Intel 8086 а производные обрабатывают программные прерывания по номеру). К сожалению, если аппаратное прерывание происходит, когда процессор выбирает команду BRK, версия процессора NMOS не сможет выполнить BRK и вместо этого продолжит работу, как если бы произошло только аппаратное прерывание. Эта ошибка была исправлена ​​в реализации CMOS процессора.
  • При выполнении инструкций JSR (переход к подпрограмме) и RTS (возврат из подпрограммы) адрес возврата, помещенный в стек JSR, является адресом последнего байта операнда JSR (то есть самого старшего байта адреса подпрограммы), а не адрес следующей инструкции. Это потому, что фактическая копия (из счетчик команд к куча а затем наоборот) происходит до автоматического увеличения счетчика программы, которое происходит в конце каждой инструкции.[92] Эта характеристика останется незамеченной, если код не проверит адрес возврата, чтобы извлечь параметры в потоке кода (идиома программирования 6502, задокументированная в Техническое справочное руководство ProDOS 8). Он и по сей день остается характеристикой 6502 производных.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ В то время в технической литературе указывалась длина и ширина каждого чипа в "мил" (0,001 дюйма).

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ «MOS 6502 и лучший дизайнер в мире». swtch.com. 2011-01-03. Получено 2014-08-09.
  2. ^ «MOnSter6502». monster6502.com. 2017 г.. Получено 2017-05-01.
  3. ^ Уильям Менш, Роб Уокер (9 октября 1995 г.). Интервью с Уильямом Меншем (Интернет-видео). Атертон, Калифорния: Silicon Genesis, Библиотеки Стэнфордского университета. Архивировано из оригинал 14 мая 2012 г.. Получено 4 июня, 2012. Уильям Менш и модератор объявляют микропроцессор 6502 как "шестьдесят пять ноль два".
  4. ^ "Western Design Center (WDC) Дом микропроцессорной техники 65xx". www.westerndesigncenter.com. Получено 2019-04-08.
  5. ^ "Motorola предъявляет иск к технологии MOS" (PDF). Микрокомпьютерный дайджест. Купертино, Калифорния: Microcomputer Associates. 2 (6): 11 декабря 1975 г.
  6. ^ «Motorola присоединяется к гонке микропроцессоров с 8-битной записью». Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 47 (5): 29–30. 7 марта 1974 г.
  7. ^ Устная история Motorola 6800 (2008 г.), стр. 9
  8. ^ Бьюкенен, Джон К., "Схема повышения напряжения постоянного тока MOS", Патент США 3942047, выпущен 2 марта 1976 г.
  9. ^ Бьюкенен, Джон К., "Топография микросхемы для микропроцессорной микросхемы MOS", Патент США 3987418, выпущен 19 октября 1976 г.
  10. ^ Устная история Motorola 6800 (2008 г.), стр. 8
  11. ^ Mensch Oral History (1995) Менш получил степень младшего специалиста в Университете Темпл в 1966 году, а затем работал в Philco Ford техником по электронике, прежде чем поступить в Университет Аризоны.
  12. ^ Менш, Уильям Д., "Топография микросхемы для схемы интерфейса MOS", Патент США 3968478, выпущен 6 июля 1976 г.
  13. ^ Дженкинс, Фрэнсис; Lane, E .; Латтин, Вт .; Ричардсон, В. (ноябрь 1973 г.). «Моделирование МОП-устройств для компьютерной реализации». IEEE Transactions по теории цепей. IEEE. 20 (6): 649–658. Дои:10.1109 / tct.1973.1083758. ISSN  0018-9324. Все авторы работали в подразделении Motorola Semiconductor Products Division.
  14. ^ Донохью, Джеймс Ф. (27 октября 1988 г.). «Микропроцессор первых двух десятилетий: каким он был». EDN. Cahners Publishing. 33 (22A): 18–32. ISSN  0012-7515. Стр. 30. Беннетт уже работал над тем, что стало 6800. «Он нанял меня, - говорит Педдл о Беннетте, - чтобы я выполнял архитектурную поддержку продукта, который он уже начал». … Говорит Коробейник. «Motorola пыталась убить его несколько раз. Без Беннета 6800 не появилось бы, да и многие другие отрасли промышленности тоже не появились бы».
  15. ^ Хепворт, Эдвард К., Родни Дж. Минс, Чарльз И. Педдл, "Адаптер интерфейса асинхронной связи", Патент 3975712, выпущенный 17 августа 1976 года. Примечание: Motorola обычно перечисляла изобретателей в алфавитном порядке.
  16. ^ Motorola (5 августа 1976 г.). «Они остаются впереди с семейством Motorola M6800». Электроника. Макгроу-Хилл. 49 (16): 51. В рекламе показаны три встроенных приложения от TRW, HP и RUSCO.
  17. ^ Устная история Motorola 6800 (2008 г.), стр. 89
  18. ^ «Это все семейство продуктов». Электроника. Нью-Йорк: Макгроу Хилл. 48 (1): 37. 9 января 1975 г. Реклама Motorola, подчеркивающая полный набор периферийных микросхем и средств разработки. Это сокращает цикл разработки продукта для клиентов.
  19. ^ Устная история Motorola 6800 (2008 г.) стр. 18
  20. ^ "Набор микропроцессоров Motorola 1 МГц n-MOS". Техника управления. 21 (11): 11 ноября 1974 г. Цена микропроцессора MC6800 составляла 360 долларов. Адаптер интерфейса асинхронной связи (ACIA) MC6850 должен был появиться в первом квартале 1975 года.
  21. ^ Корпорация Intel (1984). Кэй, Глиннис Томпсон (ред.). Революция в процессе - история Intel на сегодняшний день (PDF). Корпорация Intel. п. 14. Номер для заказа: 231295. В архиве (PDF) из оригинала 23 октября 2012 г.. Получено 30 декабря 2016. «Shima внедрила 8080 примерно через год, а новое устройство было представлено в апреле 1974 года за 360 долларов».
  22. ^ "Motorola устанавливает привод M6800". Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 48 (8): 25. 17 апреля 1975 г. «Дистрибьюторам предлагается семейство M6800, и подразделение также предлагает вводный комплект, который включает шесть начальных частей семейства, а также приложения и руководства по программированию за 300 долларов».
  23. ^ Интервью 2014, 52:30.
  24. ^ Интервью 2014, 54:45.
  25. ^ Бэналл (2010), стр. 11. Новое предложение Peddle пришло как раз вовремя для разработчиков 6800. «Они не хотели ехать в Остин, штат Техас, - объясняет Менш.
  26. ^ Интервью 2014, 54:40.
  27. ^ Интервью 2014, 55:50.
  28. ^ Уоллер, Ларри (13 ноября 1975 г.). «Motorola стремится положить конец заносу». Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 48 (23): 96–98. Резюме: Полупроводниковые изделия делятся на две части: интегральные схемы и дискретные компоненты. Убытки полупроводников за последние четыре квартала превысили 30 миллионов долларов. Торговая организация потеряла чувствительность к потребностям клиентов: «задержки с реагированием на снижение цен означали, что клиенты покупали где-то еще». Технические проблемы преследовали производство ИС. Проблема заключается «не в дизайне, а в выходе кристаллов и кристаллов». Проблемы решены. Микропроцессор MC6800 «прибыл в ноябре 1974 года».
  29. ^ Интервью 2014, 56:30.
  30. ^ Интервью 2014, 55:00.
  31. ^ Бэналл (2010), стр. 13.
  32. ^ MOS Technology (14 ноября 1974 г.). "Первые массивы научных калькуляторов с одним чипом". Электроника. Макгроу-Хилл. 47 (23): 90–91.
  33. ^ Интервью 2014, 57:00.
  34. ^ Интервью 2014, 58:30.
  35. ^ Хо, Джошуа (9 октября 2014 г.). «Введение в физику, технологию и промышленность полупроводников». Анандтех.
  36. ^ Устная история Motorola 6800 (2008 г.), стр. 10.
  37. ^ а б c Кушман 1975, п. 40.
  38. ^ «Микропроцессор 8080А - корпус ДИП 40». CPU Мир.
  39. ^ а б Кушман 1975, п. 38.
  40. ^ "Вехи закона Мура". IEEE.
  41. ^ Бэналл (2010), стр. 19: «Пайвинен пообещал Педдлу, что он подготовит n-канальный процесс. Он сдержал свое слово».
  42. ^ а б c Кушман 1975, п. 36.
  43. ^ а б c Кушман 1975, п. 41.
  44. ^ Интервью 2014, 1:01:00.
  45. ^ Интервью 2014, 1:02:00.
  46. ^ Интервью 2014, 1:02:30.
  47. ^ В даташите за август 1975 г. было 55 инструкций без ROR, в даташите за май 1976 г. были ROR и 56 инструкций. Файл: MCS650x Instruction Set.jpg
  48. ^ Стэнфордский университет, проект Silicon Genesis: записанное на видео интервью с Уильямом Меншем.
  49. ^ «Линия микропроцессоров предлагает 4, 8, 16 бит». Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 48 (15): 118. 24 июля 1975 г. В статье рассматриваются 6501 и 6502, а также 28-контактные версии, которые будут адресовать только 4 КБ памяти. Он также охватывал будущие устройства, такие как «дизайн, который Педдл называет псевдо-16».
  50. ^ Шугармен, Роберт (25 августа 1975). «Нужен ли стране хороший микропроцессор за 20 долларов?» (PDF). EE Times. Манхассет, Нью-Йорк: Публикации CMP: 25. Архивировано из оригинал (PDF) 3 февраля 2007 г.. Получено 5 февраля 2008.
  51. ^ Филстра, Даниэль (Ноябрь 1975 г.). «Сын Motorola (или чип процессора за 20 долларов)». Байт. Питерборо, Нью-Хэмпшир: Зеленое издательство. 1 (3): 56–62. Сравнение микропроцессоров 6502 и 6800. Автор посетил MOS Technology в августе 1975 года.
  52. ^ «Микропроцессор 3-го поколения» (PDF). Микрокомпьютерный дайджест. Купертино, Калифорния: Microcomputer Associates. 2 (2): 1–3. Август 1975 г.
  53. ^ «Микропроцессор MOS 6501 превосходит всех». Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 48 (16): 60–61. 7 августа 1975 г.
  54. ^ «MOS 6502 - второй из семейства недорогих высокопроизводительных микропроцессоров». Компьютер. Компьютерное общество IEEE. 8 (9): 38–39. Сентябрь 1975 г. Дои:10.1109 / C-M.1975.219074.
  55. ^ Bagnall (2010), стр. 33–35.
  56. ^ Signetics (30 октября 1975 г.). «Самый простой в использовании микропроцессор». Электроника. Макгроу-Хилл. 48 (22): 114–115.
  57. ^ Motorola (30 октября 1975 г.). «Все это и разукрупненный микропроцессор за 69 долларов». Электроника. Макгроу-Хилл. 48 (22): 11. Первоначальная цена MC6800 была снижена со 175 до 69 долларов. Предыдущая цена от 50 до 99 единиц составляла 125 долларов.
  58. ^ Уоллер, Ларри (13 ноября 1975 г.). "Краткие новости: Motorola стремится остановить врага микропроцессора". Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 48 (23): 38.«На прошлой неделе Motorola заявила, что будет добиваться немедленного судебного запрета, чтобы запретить MOS Technology Inc., Норристаун, штат Пенсильвания, производить и продавать микропроцессорные продукты, включая MCS6500». (Этот выпуск был опубликован 7 ноября.)
  59. ^ Motorola была награждена следующими патентами США на семейство микропроцессоров 6800: 3962682, 3968478, 3975712, 3979730, 3979732, 3987418, 4003028, 4004281, 4004283, 4006457, 4010448, 4016546, 4020472, 4030079, 403289610, 40357, 403720 , 4086627, 4087855, 4090236, 4145751, 4218740, 4263650.
  60. ^ Багналл (2010), стр. 53–54. «У него [Майка Джеймса] были все его оригинальные работы от 6800, и он скрыл их от Motorola ...
  61. ^ «Motorola и MOS Technology урегулировали патентный иск». Электроника. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. 49 (7): 39. 1 апреля 1975 г. «MOS Technology Inc. из Норристауна, штат Пенсильвания, согласилась отозвать свой микропроцессор MCS6501 с рынка и заплатить Motorola Inc. $ 200 000 ...» «MOS Technology и восемь бывших сотрудников Motorola вернули обратно в соответствии с документами судебного постановления, которые, по утверждению Motorola, конфиденциальны ". «… Обе компании договорились о перекрестной лицензии на патенты в области микропроцессоров».
  62. ^ Бэналл (2010), стр. 55-56
  63. ^ "Слияние и поглощение". Мини-микросистемы. Каннерс. 9 (11): 19 ноября 1976 г.«Commodore International… покупает MOS Technology (Норристаун, Пенсильвания). Это спасает шестилетнюю компанию по производству полупроводников от надвигающейся катастрофы».
  64. ^ а б Гудвинс, Руперт (4 декабря 2010 г.). «Жертвы Intel: восемь потенциальных убийц-гигантов». ZDNet. Получено 7 марта, 2012.
  65. ^ Реймер, Джереми. «Доля рынка персональных компьютеров: 1975-2004». Архивировано из оригинал 6 июня 2012 г.. Получено 2009-07-17.
  66. ^ «Сколько компьютеров Commodore 64 было продано?». Архивировано из оригинал на 2016-03-06. Получено 2011-02-01.
  67. ^ "Выполнение кода на тамагочи". kwartzlab.ca. 7 мая 2013. Архивировано с оригинал на 2018-08-31. Получено 2018-12-23.
  68. ^ Кордер, Майк (весна 1999 г.). «Большое в маленьких упаковках». Пионерский прогресс с технологией picoJava. Sun Microelectronics. Архивировано из оригинал на 2006-03-12. Получено 23 апреля, 2012. Первый 6502 был изготовлен по 8-микронной технологии, работал на частоте 1 мегагерц и имел максимальный объем памяти 64 КБ.
  69. ^ «Как реализовать совместное использование шины / DMA в системе 6502».
  70. ^ а б c Паркер, Нил. «Набор команд 6502 / 65C02 / 65C816 декодирован». Страница Нила Паркера Apple II.
  71. ^ 6502 Набор инструкций.
  72. ^ Коды операций NMOS 6502 В архиве 2016-01-14 в Wayback Machine.
  73. ^ а б c d е ж грамм час я Каталог данных по технологии MOS 1982 г.
  74. ^ AtariAge: клон A2600, распиновка микросхемы 6591
  75. ^ Hackaday: самый крохотный Atari 2600 на свете
  76. ^ Закс, Родней. Программирование 6502. п. 348.
  77. ^ «Rockwell R6511Q». Получено 30 апреля 2020.
  78. ^ "Однокристальные микрокомпьютеры Rockwell R6500 / 11, R6500 / 12 и R6500 / 15". 7 июня 1987 г.. Получено 30 апреля 2020.
  79. ^ Рэнди М. Дамс. "Однокристальные компьютеры Forth R65F11 и F68K".[1][постоянная мертвая ссылка ][2] В архиве 2014-12-02 в Wayback Machine 1984.
  80. ^ Эд Шмаух.«Компьютеризированная система мониторинга коррозии»[постоянная мертвая ссылка ].1986.
  81. ^ Лоуренс П. Форсли.«Встроенные системы: конференция в Рочестере, 1990 г., 12–16 июня, 1990 г., Университет Рочестера».п. 51.
  82. ^ Роквелл.«Руководство пользователя RSC-Forth».1983.
  83. ^ "Микрокомпьютеры на базе Rockwell R65F11 R65F12 Forth" (PDF). Июнь 1987 г.. Получено 28 апреля 2020.
  84. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-05-15. Получено 2014-10-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  85. ^ "Rockwell :: DataBooks :: Книга данных Rockwell за 1985 год" - через Интернет-архив.
  86. ^ "Восточноевропейский домашний компьютер: Болгария". HCM: Музей домашнего компьютера. Получено 3 октября 2020.
  87. ^ Руководство по обслуживанию C-128 / C128D Computer, Commodore Business Machines, PN-314001-08, ноябрь 1987 г.
  88. ^ "Измерение ошибки ROR в раннем MOS 6502". Получено 8 мая 2011.
  89. ^ Мозер, Карл В. (январь 1979 г.). «Добавить вектор ловушки для невыполненных кодов операций 6502» (PDF). Журнал доктора Добба по компьютерной гимнастике и ортодонтии. № 31. Менло-Парк, Калифорния. п. 32. Получено 2017-01-07.
  90. ^ Харрод, Деннетт А. (октябрь 1980 г.). "6502 получает микропрограммируемые инструкции". БАЙТ. Vol. 5 шт. 10. Питерборо, Нью-Гэмпшир. п. 282. Получено 2017-01-07.
  91. ^ Драко (19 июня 1997 г.). «65c02, 6502, 65816 ??? CPU продает, но кто покупает ...» Архивировано из оригинал 2 января 2008 г.
  92. ^ Эндрюс, Марк (1984). "6". Корни Atari - Руководство по языку ассемблера Atari. ISBN  0-88190-171-7.

Библиография

дальнейшее чтение

Даташиты и руководства
Книги
  • 6502 Заявочная книга; 1-е изд; Родней Закс; Sybex; 281 страница; 1979; ISBN  978-0895880154. (архив)
  • 6502 Программирование на языке ассемблера; 2-е изд; Лэнс Левенталь; Осборн / Макгроу-Хилл; 650 страниц; 1986; ISBN  978-0078812163. (архив)
  • 6502 Подпрограммы языка ассемблера; 1-е изд; Лэнс Левенталь и Уинтроп Сэвилл; Осборн / Макгроу-Хилл; 550 страниц; 1982; ISBN  978-0931988592. (архив)
  • 6502 Игры; 1-е изд; Родней Закс; Sybex; 292 страницы; 1980; ISBN  978-0895880222. (архив)
  • 6502 Руководство пользователя; 1-е изд; Джозеф Карр; Отдыхай; 288 страниц; 1984; ISBN  978-0835970020. (архив)
  • Расширенное программирование 6502; 1-е изд; Родней Закс; Джон Уайли и сыновья; 292 страницы; 1982; ISBN  978-0895880895. (архив)
  • Машинный язык для начинающих - Программирование машинного языка на персональном компьютере для компьютеров Atari, VIC, Apple, C64 и PET; 1-е изд; Ричард Мэнсфилд; Вычислить! Публикации; 350 страниц; 1983; ISBN  978-0942386110. (архив)
  • Программирование 6502; 4-е изд; Родней Закс; Sybex; 408 страниц; 1983; ISBN  978-0895881359. (архив)
  • Программирование 65816 - в том числе 6502, 65C02, 65802; 1-е изд; Дэвид Айз и Рон Личти; Прентис Холл; 636 страниц; 1986; ISBN  978-0893037895. (архив)
Справочные карты
  • 6502 Мгновенная справочная карта микропроцессора; Джеймс Льюис; Micro Logic; 2 страницы; 1980 г. (архив)

внешняя ссылка

Симуляторы / Эмуляторы
Доски
FPGA