Motorola 68040

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L'XC68040, comunemente noto come Motorola 68040, è un microprocessore prodotto da Motorola. È il successore del Motorola 68030 e è stato seguito dal Motorola 68060 ( il processore 68050 è stato abbandonato durante la fase di progettazione perché avrebbe consentito solo un modesto incremento di prestazioni). La Motorola nella sua documentazione tecnica si riferisce al processore chiamandolo solamente 68040 e spesso lo si indica anche solo con la sigla finale "040"

Il 68040 è il primo processore della famiglia 68k che integra al suo interno l'unità FPU (floating point unit). Esso racchiude al suo interno molte unità che precedentemente erano fornite su chip esterni come l'unità FPU e l'unità MMU (che era stata inclusa anche nel 68030). Il processore viene dotato di due cache separate, una per i dati ed una per le operazioni. Ogni cache è grande 4 KiB. È dotato di una unità di elaborazione a pipeline a sei stadi che è la principale responsabile del notevole incremento delle prestazioni rispetto alla serie precedente. Il processore 68040 è composto da 1,17 milioni di transistor a 0,65 micron. La gestione della cache era molto avanzata rapportata ai processori concorrenti (Intel 80486) e consentiva un'elevata efficienza del processore.

LA FPU integrata nel 68040 non era in grado di eseguire le funzioni trascendenti che invece erano supportate dei precedenti coprocessori matematici 68881 e 68882. Per evitare incompatibilità col software precedente i produttori di computer dovettero integrare nei sistemi operativi delle librerie che simulavano le funzioni non disponibili con una combinazione di operazioni che il processore era in grado di processare. Ovviamente era una soluzione molto lenta e i programmi che utilizzavano molto le funzioni trascendenti venivano molto penalizzati da queste librerie.

Uno dei problemi principali dello 040 era la dissipazione di calore. Il processore al suo interno aveva alcune unità che lavoravano al doppio della frequenza nominale. Questa soluzione consentiva di realizzare unità veloci con un numero relativamente ridotto di transistor ma creava problemi di dissipazione di potenza quando la frequenza saliva. Infatti lo 040 non è mai andato oltre i 40 MHz mentre il suo diretto concorrente il processore 80486 di Intel è arrivato anche a 100 MHz. Il 68040 era a parità di clock migliore dell'80486 ma questo compensava le sue prestazioni inferiori con una frequenza nettamente superiore. Motorola aveva avviato un progetto di una versione a 50 MHz del 68040 ma poi il progetto venne abbandonato. Lo 040 prevedeva un sistema di arbitraggio del bus e infatti molti produttori lo utilizzarono per realizzare delle Workstation multiprocessore.

Versioni del '040' sono state create per specifici segmenti di mercato. Queste versioni includevano il 68LC040 che era una versione senza FPU e il 68EC040 che era una versione senza FPU e MMU. Varie versioni del processore sono state montate nei personal computer Amiga, negli Apple Macintosh e in cloni e schede acceleratrici di/per Atari Falcon. Venne utilizzato anche da diverse Workstation e dalle ultime versioni dei computer NeXT.

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

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