Freescale MC68040RC33A

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) MC68040RC33A — это культовый 32-битный микропроцессор CISC архитектуры, вершина развития линейки 68k для настольных систем своего времени.

Общее описание

MC68040 (часто называемый просто 68040 или '040) — это высокопроизводительный однокристальный микропроцессор четвертого поколения знаменитой архитектуры Motorola 68000. Модель RC33A обозначает:

• RC: Корпус типа PGA (Pin Grid Array), 179 контактов.
• 33: Тактовая частота 33 МГц.
• A: Ревизия ядра. Ревизия "A" была первой массовой, более поздние ревизии (например, "B", "C") имели исправления и небольшие улучшения.

Ключевая особенность 68040 — интеграция на одном кристалле нескольких блоков, которые в предыдущих моделях (68030) были внешними:

• Целочисленное ядро с конвейерной архитектурой.
• FPU (Floating-Point Unit) — блок математического сопроцессора (в 68040 он не отдельный, а встроенный).
• MMU (Memory Management Unit) — блок управления памятью с двумя буферами ассоциативной трансляции (TLB) для данных и инструкций.
• Кэш-память: два раздельных кэша первого уровня (L1) по 4 КБ для данных и инструкций.

Это сделало его чрезвычайно производительным и позволило создавать более компактные и эффективные системы.

Технические характеристики MC68040RC33A

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная CISC (Motorola 68000 family) | | Тактовая частота | 33 МГц | | Производительность | ~20 MIPS (миллионов инструкций в секунду) | | Внутренние блоки | ЦП (Integer Unit), FPU, MMU, два раздельных кэша L1 | | Размер кэша L1 | 4 КБ для данных + 4 КБ для инструкций | | Шина данных | 32-битная | | Шина адреса | 32-битная (до 4 ГБ физической памяти) | | Напряжение питания | 5.0 В (важная отличительная черта от 68LC040 и поздних ревизий) | | Техпроцесс | CMOS, 0.65 мкм (примерно) | | Количество транзисторов | ~1.2 млн | | Тип корпуса | CPGA-179 (Ceramic Pin Grid Array) | | Тепловыделение | ~5-6 Вт (требуется радиатор) |

Важное примечание о FPU: Несмотря на встроенный FPU, его архитектура отличалась от предыдущего отдельного сопроцессора 68881/2. Он был менее точным в некоторых граничных вычислениях (известная особенность ранних ревизий), но в целом значительно быстрее.

Парт-номера и совместимые модели

Номенклатура Motorola/Freescale для 68040 была довольно сложной. Вот основные парт-номера и совместимые модели, с которыми можно столкнуться.

1. Прямые аналоги и другие ревизии MC68040 (с FPU):

• MC68040RC25A — 25 МГц, ревизия A.
• MC68040RC33A — наш вариант, 33 МГц, ревизия A.
• MC68040RC40A/B — 40 МГц, ревизии A или B (ревизия B более стабильна).
• MC68040RC50 — 50 МГц (более редкая и дорогая).
• XCF68040RC33A / RC40A — версии с расширенным температурным диапазоном.
• MC68040FE33A / FE40A — корпус PQFP (Plastic Quad Flat Pack), 184 контакта. Механически несовместим с PGA! Использовался в ноутбуках (например, PowerBook 500 series) и впаивался на плату.

2. Модели БЕЗ FPU (часто ошибочно считаются "совместимыми"):

• MC68LC040RC33 / RC40 — важнейшее отличие! Это версия без встроенного FPU (LC = Low Cost). Конструктивно и электрически (кроме отсутствия сигналов FPU) совместима с MC68040, но в системах, требующих FPU (многие Unix-рабочие станции, сложный софт), ПО будет вызывать исключение или работать очень медленно через эмуляцию. Проверяйте маркировку!

3. Модели БЕЗ MMU и FPU:

• MC68EC040RC33 / RC40 — версия без FPU и без MMU (EC = Embedded Controller). Предназначена для встраиваемых систем. Не является полной заменой MC68040 в настольных компьютерах, так как большинство ОС (Mac OS, Linux, AmigaOS) требуют MMU.

4. Более поздние улучшенные версии от Motorola/Freescale:

• MC68040V — низковольтная версия (3.3 В), более низкое энергопотребление и тепловыделение. Не совместима по напряжению с 5В платами!
• MC68EN040 / MC68MP040 — версии с улучшенной синхронизацией шины для многопроцессорных конфигураций.

5. Современные совместимые процессоры (от сторонних производителей):

• CS68040 — клон от ChipScale Inc., один из самых известных и качественных. Выпускался в 33, 40 и 50 МГц. Часто считается более стабильным, чем ранние ревизии Motorola. Имеет маркировку, например, CS68040RC33.
• MX68040 — клон от Maxwell Technologies.
• Freescale (NXP) MC68SEC040 — современный вариант для встраиваемых систем, выполненный по новому техпроцессу.

Совместимость и использование

Процессор MC68040RC33A использовался в ряде известных систем:

• Apple Macintosh: Quadra 700, 900, 950; Centris 610, 650; некоторые модели Performa.
• Amiga: Карты расширения и материнские платы для Amiga 1200/3000/4000 (например, от Phase5).
• Рабочие станции и серверы: NeXTstation, Sun Microsystems, HP 9000/400, некоторые модели Silicon Graphics.
• Встраиваемые системы: В телекоммуникационном и промышленном оборудовании.

Важно при замене/апгрейде:

1. Напряжение: MC68040RC33A — 5В процессор. Нельзя устанавливать в платы, рассчитанные только на 3.3В (например, для 68040V или 68LC040).
2. Наличие FPU: Если система или программное обеспечение полагается на FPU, необходимо использовать полный MC68040, а не LC-версию.
3. Тактовая частота: Как правило, возможна установка процессора с более высокой частотой в плату, рассчитанную на меньшую (например, 40 МГц вместо 33 МГц), если системная логика и память поддерживают это. Обратная замена (более медленный процессор) всегда работоспособна.
4. Охлаждение: 68040 сильно греется. Обязательно использование штатного или совместимого радиатора с надежным креплением.

Таким образом, MC68040RC33A — это классический, полнофункциональный представитель легендарного семейства, который до сих пор представляет ценность для энтузиастов ретро-компьютеров и специалистов, обслуживающих старое оборудование.