Freescale MC68EC020AA25

Отличный выбор! MC68EC020 — это знаковый 32-битный процессор от Freescale (ранее Motorola), который нашел широкое применение в различных встраиваемых системах, контроллерах и даже в некоторых персональных компьютерах (например, Amiga 1200).

Вот подробное описание и технические характеристики для модели MC68EC020AA25, а также совместимые аналоги.

Общее описание MC68EC020

MC68EC020 — это "экономичная" (Embedded Controller) версия знаменитого процессора Motorola 68020. Ключевое отличие от полноценного 68020 — отсутствие встроенного блока управления памятью (MMU). Это делало чип дешевле и идеально подходящим для применений, где виртуальная память не требуется: промышленные контроллеры, телекоммуникационное оборудование, принтеры, маршрутизаторы, автомобильная электроника и игровые автоматы.

Он сохранил 32-битную архитектуру, 32-битный внутренний и внешний набор команд, но имел 24-битную внешнюю адресную шину (в EC-версии), что ограничивало прямо адресуемую физическую память 16 МБ (против 4 ГБ у 68020). Однако внутри это был полноценный 32-битный процессор.

Технические характеристики MC68EC020AA25

Расшифровка маркировки:

• MC — Motorola Semiconductor.
• 68 — семейство 68000.
• EC020 — Embedded Controller 020 (версия без MMU).
• AA — корпус типа PGA (Pin Grid Array) или CQFP. "AA" часто указывает на улучшенный, более поздний техпроцесс.
• 25 — тактовая частота 25 МГц.

Ключевые параметры:

• Архитектура: 32-битная (внутренние регистры и ALU).
• Внешняя шина данных: 32-битная, но могла динамически работать в 8-, 16- и 32-битном режимах (как и 68020).
• Внешняя шина адреса: 24-битная (A23-A0). Это ограничение EC-версии. Физическое адресное пространство = 2^24 = 16 МБ.
• Тактовая частота: 25 МГц.
• Производительность: Около 6-7 MIPS (миллионов инструкций в секунду) на частоте 25 МГц.
• Набор инструкций: Полный набор команд MC68020, включая расширенные мультимедийные инструкции (не все), битовые операции, умножение/деление.
• Кэш-память: Имеет 256-байтный кэш инструкций.
• Пайплайн: 3-ступенчатый конвейер (выборка, декодирование, выполнение) для повышения производительности.
• Управление памятью (MMU): Отсутствует (главное отличие от MC68020).
• Рабочее напряжение: Как правило, 5 В (стандартное для того времени).
• Техпроцесс: HCMOS.
• Корпус: Чаще всего 132-контактный пластиковый CQFP (Ceramic Quad Flat Pack) или PGA для настольных применений. Реже — PLCC.
• Температурный диапазон: Коммерческий (0°C до +70°C) или промышленный (-40°C до +85°C) в зависимости от суффикса.
• Особенности: Поддержка асинхронной шины, динамического размера шины, сопроцессора (FPU 68881/68882) и MMU (68851, внешне, если нужно).

Парт-номера и совместимые модели

Процессоры маркировались в зависимости от частоты, корпуса и температурного диапазона.

Прямые аналоги и парт-номера MC68EC020AA25:

• MC68EC020AA25 — базовая модель, 25 МГц, корпус CQFP/PGA.
• MC68EC020AA25B — возможно, обозначение для более новой ревизии или специфического заказа.
• X68EC020AA25 — вариант для расширенного температурного диапазона (industrial).
• MC68EC020AA20 — версия на 20 МГц.
• MC68EC020AA16 — версия на 16 МГц.
• MC68EC020AA33 — версия на 33 МГц (максимальная для серии EC020).
• MC68EC020RC25 — версия в корпусе PLCC (например, 132-контактный). Буква "R" часто обозначает корпус PLCC.

Совместимые и родственные модели (замена/апгрейд/альтернатива):

1. Более производительные, с MMU (полная замена, если ПО не использует >16 МБ):

   • MC68020 — полноценный "старший брат" с 32-битной адресной шиной (4 ГБ) и встроенным MMU. Прямо совместим на уровне кода, но требует переработки схемы адресации. Модели: MC68020RC25, MC68020FE25 и т.д.
   • MC68EC030 — следующий шаг, основан на ядре 68030, но без MMU (как и EC020). Имеет объединенный кэш данных и инструкций. Значительно производительнее EC020. Модели: MC68EC030RC25, MC68EC030FE25.
   • MC68030 — полноценный процессор с MMU и объединенным кэшем. Прямой наследник 68020.

2. Более медленные/экономные (downsizing):

   • MC68EC000 — 32-битное ядро, но с 16-битной внешней шиной. Еще дешевле.
   • MC68000 / MC68010 — классические 16/32-битные процессоры. Не являются прямой заменой без переработки кода и платы, так как имеют 16-битную внешнюю шину данных и другой набор сигналов.

3. Совместимые сопроцессоры:

   • MC68881 / MC68882 — математический сопроцессор (FPU). Может использоваться с EC020 для ускорения операций с плавающей точкой.
   • MC68851 — внешний блок управления памятью (MMU). Может быть добавлен к EC020, если требуется функциональность виртуальной памяти.

Важно при замене:

• Электрическая и выводная совместимость: MC68EC020 в одинаковом корпусе (например, CQFP) взаимозаменяемы по частоте (можно ставить более медленный вместо быстрого). Замена на 68020/030 возможна, но требует проверки схемы подключения (дополнительные адресные линии A24-A31 у 68020).
• Совместимость на уровне кода: Все процессоры семейства 68000 (от 68000 до 68060) являются объектно-совместимыми снизу вверх на уровне пользовательского кода. Код, написанный для EC020, будет работать на 68020, 68030 и т.д. Обратная замена (с 68020 на EC020) возможна, если программа не использует более 16 МБ памяти и не обращается к встроенному MMU 68020.

Где использовался:

• Amiga 1200 (пальма первенства в мире ПК)
• Apple LaserWriter и другие PostScript-принтеры
• Cisco маршрутизаторы серии 2500
• Модемы USRobotics Courier
• Промышленные контроллеры (Allen-Bradley, Siemens)
• Игровые автоматы и аркадные платы
• Авионика и телекоммуникационное оборудование.

Этот процессор стал долгожителем благодаря своей надежности, хорошему соотношению цены и производительности и огромной инсталляционной базе.