Freescale MC68882FN16A

Отличный выбор! MC68882FN16A — это один из самых известных и производительных математических сопроцессоров (FPU) для классических компьютеров на базе процессоров Motorola 68k. Вот подробное описание.

Краткое описание

MC68882 — это усовершенствованный математический сопроцессор с плавающей запятой (FPU) семейства 6888x. Модель FN16A является его самой быстрой и популярной версией. Он предназначен для работы в паре с центральными процессорами MC68020, MC68030 или MC68040 (в режиме сопроцессора), значительно ускоряя математические вычисления (тригонометрия, логарифмы, умножение/деление с плавающей запятой), что критически важно для инженерных приложений, компьютерной графики, САПР и научного ПО.

Ключевое отличие от более раннего MC68881 — полностью конвейеризированная архитектура, позволяющая начинать новую операцию до завершения предыдущей, что даёт многократный прирост производительности в задачах, насыщенных вычислениями.

Технические характеристики MC68882FN16A

• Архитектура: Усовершенствованный математический сопроцессор с плавающей запятой (FPU) для семейства Motorola 680x0.
• Тактовая частота: 16 МГц (номинальная). Модель "A" в конце маркировки указывает на более высокую степень качества/отбора, часто позволяла разгон до 20-25 МГц.
• Корпус: PGA (Pin Grid Array). 68-контактный керамический корпус с штырьковыми выводами. Важно: Для установки в сокет на материнской плате часто требовался специальный PGA-to-PLCC адаптер, так как большинство сокетов на платах были рассчитаны на PLCC-корпус.
• Питание: +5В.
• Производительность:
  • Производительность до 160 kFLOPS (тысяч операций с плавающей запятой в секунду) для операции FSIN (синус) при 16 МГц.
  • Время выполнения операций (при 16 МГц):
    • Умножение одинарной точности (32-бит): 3.9 мкс
    • Деление двойной точности (64-бит): 6.3 мкс
    • Синус (двойная точность): ~10.0 мкс
• Система команд: Полная поддержка стандарта IEEE 754 для одинарной (32-бит) и двойной (64-бит) точности. Поддерживает расширенный формат (80-бит) для промежуточных вычислений.
• Совместимость: Полная двоичная и системная совместимость с MC68881. Все программы, написанные для 68881, работают на 68882 без изменений, но с более высокой скоростью.
• Особенности:
  • Полная конвейеризация (3-ступенчатый конвейер).
  • Встроенная система управления питанием (статическое ядро).
  • Поддержка виртуальной памяти и защиты памяти (в паре с MMU главного CPU).
  • Может работать как синхронно (на частоте CPU), так и асинхронно (на своей собственной частоте, часто более высокой).

Парт-номера и маркировка

Основной парт-номер — MC68882FN16A. Расшифровка:

• MC — Motorola Semiconductor.
• 68882 — номер семейства (FPU).
• F — тип корпуса (PGA).
• N — обозначение температурного диапазона (коммерческий, 0°C до +70°C).
• 16 — тактовая частота в МГц.
• A — ревизия/версия (улучшенная, более быстрая).

Другие варианты этого чипа:

• MC68882RC16A — корпус PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), 68-контактный. Самый желанный вариант, так как устанавливается напрямую в стандартный сокет на большинстве материнских плат Amiga, Atari, Macintosh.
• MC68882FN20A, MC68882RC20A — версии на 20 МГц.
• MC68882FN25A, MC68882RC25A — версии на 25 МГц (более редкие и дорогие).
• Без буквы "A" (например, MC68882FN16) — более ранние, немного менее производительные ревизии.

Совместимые модели и системы

1. Основные CPU, с которыми работает:

• MC68020 (обязательно требуется для пары 68020+68882)
• MC68030 (имеет встроенный MMU, но FPU — внешний, 68882 — идеальный партнёр)
• MC68040 (имеет встроенный FPU, но он менее производительный, чем 68882. На многих платах с 68040 есть сокет для 68882, который отключает встроенный FPU 68040 и использует внешний, более быстрый).

2. Легендарные компьютерные системы, где использовался или мог быть установлен как апгрейд:

• Commodore Amiga: Amiga 1200, Amiga 3000, Amiga 4000 (с CPU 68020/68030). Для A500/A2000 требовалась дочерняя плата с CPU 68020/68030 и сокетом для 68882.
• Atari ST: Atari TT, Atari Falcon, а также Mega STE и различные акселераторы для STe.
• Apple Macintosh: Многие модели на базе MC68030 (Macintosh II, SE/30, LC II, LC III и др.) имели сокет для 68882.
• NeXT Computer: Станции NeXTcube и NeXTstation.
• Ряд рабочих станций Sun (Sun-3), Silicon Graphics и другие на платформе m68k.
• Встраиваемые системы и контроллеры промышленного назначения.

3. Совместимые сопроцессоры (альтернативы):

• MC68881 — прямая, но более медленная и неконвейеризированная предшественница. Полностью совместима на уровне команд.
• XCF68882 — современные реплики (реманы) от компании XCE Technologies. Выпускаются в корпусе PLCC на различные частоты (до 50 МГц), популярны для апгрейда старых систем.

Важное замечание

Установка 68882 требовала не только физического наличия сокета, но и поддержки со стороны операционной системы и программного обеспечения. Например, в AmigaOS и приложениях, TOS Atari и, конечно, Unix-подобных ОС для рабочих станций поддержка была на системном уровне. Производительность в играх увеличивалась редко, только если они были написаны с использованием библиотек для FPU. Основной выигрыш был в профессиональном ПО: 3D-моделирование (LightWave 3D, Imagine), рендеринг, САПР, математические пакеты.

Таким образом, MC68882FN16A — это легендарный компонент золотой эры 32-битных рабочих станций и продвинутых домашних компьютеров, олицетворяющий стремление к максимальной вычислительной мощности своей эпохи.