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MC68000(エムシーろくまんはっせん)は米・モトローラ(現フリースケール・セミコンダクタ)が開発したCPU(モトローラでの呼称は「MPU」)である。通称「68000」、68K(ろくはちケー)。後継MPUも含めた同一アーキテクチャのシリーズを総称するときは、680x0と呼称される事が多い。MC型番は量産ロットで、量産先行品はXC型番。

◆ 歴史

68000 は1976年に開始された MACSS(Motorola Advanced Computer System on Silicon)プロジェクトから出てきたものである。従来製品との互換性を考慮するような妥協したアーキテクチャにはしないということが開発の初期に決定されていた。これは、利用者がその新システムを一から新たに学ぶ必要があることを意味しており、一種の賭けだった。最終的に、6800系の周辺デバイスとのインタフェースの互換性だけは持つこととなったが、6800のコードは実行できないものとなった。しかし、その後の拡張における互換性には最大限の注意が払われ、68000 に乗り換えさえすれば今後が保証されるようにした。例えば、CPUのレジスタは32ビットとされたが、外部バスはアドレスもデータもそれより小さく設定された。対照的に 8086/8088 は内部も16ビット幅だった。MACSSチームは、PDP-11やVAXシステムのようなミニコンピュータのプロセッサに影響を受けた。命令セットはハードウェアの制限よりもソフトウェア開発の観点で設計された。そこには、ミニコンピュータでの開発になれた技術者がプログラミングしやすいものにしようとの考えがあった。

開発が進むと同時に、製品名の選定が行われた。"68000" という名称は 6800 との連続性を想起させるよう選択されたが、これらの間に設計上の類似点はあまりない。集積されたトランジスタ数が 68,000 だったからとも言われているが、実際には 70,000 に近かった。

当時、8ビットから16ビットへの移行で熾烈な競争が繰り広げられていた。ナショナル セミコンダクターは1973年から1975年にかけて IMP-16 と PACE というプロセッサで一歩先んじたが、使用したプロセス技術が原因で、性能に問題を抱えていた。次にテキサス・インスツルメンツが TMS9900 をリリースしたが、広く使われるには至らなかった。そして、1977年/78年にインテルがIntel 8086/8088 をリリースした。しかし、モトローラのマーケティング部門は 68000 をより完全な16ビット設計にすることが重要と考えた。このため、68000 はハードウェアとしては複雑なものとなった。当時、マイクロプロセッサの能力を表す指標としてトランジスタ数が使われていたが、8086 は 29,000 個であり、68000はその倍以上のトランジスタ数だった。

68000 の単純な命令は4クロックサイクルで実行できたが、複雑な命令の実行にはもっと時間がかかった。 8MHz の 68000 で、平均性能は約 1MIPS だった。

典型的なプログラムで平均をとると、68000 のコードはインテルのプロセッサよりも一命令あたりにできることが多く、コードのサイズが小さくて済み、かつ性能がよい。さらに68000は平坦な24ビットアドレスによって16MBのメモリをサポートしている。これは当時としては非常に巨大なメモリ空間だった。インテルのチップはセグメント方式を採用していたため、プログラムも複雑化した。1986年に登場した80386で初めて平坦なアドレッシングが可能となった。68000の命令セットは学習が容易で使いやすく、開発者に好まれた。

オリジナルのMC68000は、3.5μmルールのHMOSプロセスで製造された。技術サンプルは1979年末に出荷された。量産チップは1980年に出荷され、当初のクロック周波数は 4, 6, 8MHzだった。10MHz版は1981年、12.5MHz版が1982年に登場している。HMOS では最高速の 16.67MHz版(12F)は1980年代終盤まで生産されなかった。

メモリ量の少ないシステム向けの低価格版として1982年に MC68008 が登場した。これは MC68000 の8ビットデータバス版であり、アドレスバスも20ビットに縮小されている。MC68012 は後に31ビットアドレスバスで登場した。

68HC000 はモトローラと日立製作所が1985年にリリースしたオリジナルとピン配置互換のHCMOS版である。モトローラのものは MC68HC000、日立のものは HD68HC000 と呼ばれた。68HC000 では8MHzから20MHzまでのクロック周波数が可能となった。また CMOS 化されただけでオリジナルと全く変わらず、かつ電力消費が低減されている。オリジナル版は 25℃の環境で約1.35ワットを消費した(クロック周波数に依存しない)。一方、MC68HC000 は 8MHz で 0.13ワット、20MHz で 0.38ワットしか消費しない。なお、CMOSとは異なり、HMOS回路の電力消費はスイッチング時も何もしていないときも一定である。従って、クロック周波数が違っても電力消費はほとんど変化しない。ただし、周囲の気温には影響される。

モトローラは1990年、MC68HC001 をリリースした[外部リンク] "68HC001 obsoletes 68008.", Microprocessor Report, 1990年6月20日; available from HighBeam Research (subscription).。このチップは 68HC000 とほとんど似ているが、データバスが16ビット幅と8ビット幅のモードを持っており、リセット時のピンへの入力で選択できるようになっていた。従って、68008 の代替として 8ビットメモリを使った安価なシステムで利用できた。

HMOS版の68000はいくつかのセカンドソース企業で製造された。日立(HD68000)、Mostek(MK68000)、ロックウェル(R68000)、シグネティックス(SCN68000)、Thomson/SGS-Thomson(EF68000, TS68000)、東芝(TMP68000)などである。東芝はCMOS版の 68HC000 のセカンドソースでもあった(TMP68HC000)。また、後にシグネティックス社がアーキテクチャ互換のSCC68070を製造した。 SCC68070は、現在フィリップス社が版権を持つ。

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