Motorola 680x0 ouM68k ou68k désigne la famille demicroprocesseursCISC compatibles avec l'architecture duMotorola 68000 : les principaux membres étant lesMotorola 68000,68020,68030,68040 et68060. Dans lesannées 1980, cette famille était souvent comparée à la famillex86 d'Intel et considérée comme concurrente.
Les microprocesseursm68k ont notamment équipé tous lesMacintosh desannées 1980, tous lesAmiga, lesAtari ST, laMega Drive et de nombreusesstations de travail, dont les premières deSun Microsystems.
Motorola a précisé lors du passage direct du 68040 au 68060 que les chiffres de dizaine impairs (68010, 68030 et l'inexistant 68050) étaient utilisés pour des améliorations minimes, pas pour des révisions complètes de lamicroarchitecture (longueur dupipeline, nombre depipelines, etc.). Le 68050 n'existe donc pas car Motorola n'a pas produit d'amélioration partielle du 68040.
Les 680x0 ont un adressage linéaire sur 32 bits. Ils n'ont pas de mode d'adressage particulier pour les registres d'entrée-sortie. Ils disposent les données en mémoire enbig-endian.
Les 680x0 peuvent fonctionner en mode utilisateur ou superviseur. En mode utilisateur, certaines instructions ne sont pas autorisées et déclenchent une exception. Le mode superviseur est conçu pour permettre de faire fonctionner unemachine virtuelle 680x0.
Selon les modèles, les fonctionnalités des 680x0 peuvent être étendues en y adjoignant uncoprocesseur mathématique et/ou uneunité de gestion de mémoire.
La famille 680x0 a unjeu d'instructionsCISC qui a atteint septtypes de données (sans compter les types flottants) et 18 modes d'adressages à partir duMotorola 68020 ; cela sans compter le coprocesseur arithmétique.
La famille 680x0 est basée sur desregistres 32bits.
D0 àD7.A0 àA7.A7 est le pointeur depile, aussi appeléSP.Les registres d'adresse ne peuvent être utilisés que pour les opérations arithmétiques simples comme l'addition et la soustraction. Leur utilisation est en revanche obligatoire dans de nombreux modes d'adressage de la mémoire.
Les instructions arithmétiques et logiques et les copies positionnent automatiquement les bits de conditions, sauf lorsque la destination est un registre d'adresse. Il existe 5 bits de condition :
N(negative) : indique si le bit de poids fort du résultat est 1Z(zero) : indique si le résultat est nulV(overflow) : indique si le calcul a causé un débordement arithmétiqueC(carry) : bit de retenueX(extend) : n'est pas modifié par les copies, autrement prend la même valeur que CLes instructions sont de longueur variable, par multiples de 16 bits. La plupart des instructions prend une ou deux opérandes. Les instructions qui produisent un résultat à partir de deux opérandes sauvent le résultat dans la secondeopérande source ; par exemple :ADD.L D2,D3 additionneD2 àD3 et enregistre le résultat dansD3.
Les instructions courantes sont supportées : addition, soustraction, multiplication, division, addition et soustraction BCD, opérateurs logiques, manipulation de bit individuel, décalages et rotations de bits, sauts, sauts conditionnels, appel et retour de sous-routine. Parmi les instructions plus originales, on trouve :
MOVEM : transfert de 1 à tous les registres, sélectionnés par un masque de bits, avec la mémoireDBcc : décrémentation d'un registre et branchement conditionnelLINK etUNLK : mise à jour duframe pointerÀ partir du 68020, on trouve des instructions sur les champs de bits.
Les processeurs de la famille 680x0 peuvent travailler sur divers types d'opérandes : bit, champ de bits (à partir du 68020), octet, mot de 16 bits, mot long de 32 bits, quadruple mot de 64 bits (à partir du 68020) et entier BCD.
Sur leMotorola 68000 les accès mémoire doivent être alignés sur 16 bits. À partir duMotorola 68020, les accès non alignés sont supportés.
Les modes d'adressage standards sont :
Dn : registre de donnée NAn : registre d'adresse N(An) : adresse = An(An)+ : adresse = An, An est post-incrémenté-(An) : adresse = An, An est pré-décrémenté(d16,An) : adresse = d16 + An(d8,An,Xn) : adresse = d8 + An + Xn(bd,An,Xn) (à partir du 68020) : adresse = bd + An + Xn([bd,An],Xn,od) (à partir du 68020) : adresse = adresse dans (bd + An) + Xn + od([bd,An,Xn],od) (à partir du 68020) : adresse = adresse dans (bd + An + Xn) + od(d16,PC) : adresse = d16 + PC(d8,PC,Xn) : adresse = d8 + PC + Xn([bd,PC],Xn,od) (à partir du 68020) : adresse = adresse dans (bd + An) + Xn + od([bd,PC,Xn],od) (à partir du 68020) : adresse = adresse dans (bd + An + Xn) + odxxx.W : adresse de 16 bits signésxxx.L : adresse de 32 bits signésAvec :
Les modes d'adressage du 68020 de la forme([bd,An],Xn,od) utilisent une double indirection : une première adresse est calculée, dans laquelle on lit une seconde adresse pour ensuite calculer l'adresse finale.
Pour sesstations de travail durant lesannées 1980.
Apple a utilisé lesprocesseurs68000 dans leLisa puis les premiersMacintosh (Macintosh 128K,Mac 512K,Mac Plus,Mac SE etClassic).
Les machines suivantes (Macintosh LC etMacintoshII) furent équipées de processeurs68020, puis lesMacintosh IIcx,IIci,IIfx,LC III etSE/30 furent équipés de68030.
Enfin, lesQuadra et derniersLC (LC 475,LC 630) eurent desprocesseurs68040 (à noter que ces derniersLC n'eurent droit qu'à une version dépourvue decoprocesseur mathématique et dénommée68LC040).
Avec l'arrivée d'une nouvelle génération demicro-ordinateursMacintosh, connus sous le nom dePower Macintosh,Apple dota ses machines deprocesseursPowerPC, conçus en commun avecMotorola etIBM.
Dans sa gamme d'ordinateurs personnelsAtari ST (260, 520, 1040 et Mega ST), comprenant également les STE (520 et 1040) et le MegaSTE, ce dernier ayant un cache externe relié au 68000.Les TT030 et leFalcon030 comprenaient un 68030.
Dans sa gamme de portables avec les Stacy et le ST Book.
Dans sa station de travail Atari Transputer Workstation (ATW-800), le 68000 étant associé à un transputeur T800-20.
Dans saconsole de salon Jaguar, le 68000 étant utilisé (en principe) comme simple contrôleur, la charge des calculs étant normalement supportée par TOM, processeur custom RISC 32/64Bits.
Dans la gammeAmiga :
les processeurs 68020, 68030, 68040 et 68060 étaient disponibles en kit pour la plupart des modèles Amiga.
Les machines NeXT utilisaient des processeurs68030 et68040.
Le processeurDragonBall des Palm de première génération (et des autres systèmes sousPalm OS produits parHandspring,IBM,Sony,TRGPro,Qualcomm,Symbol...) est dérivé du 68000. Les Palm plus récents utilisent des processeursARM.
Pour la consoleMega Drive comme processeur principal, et comme processeur sonore pour laSaturn. On le retrouve également dans certains systèmes arcade, comme laSystem 16.
Pour sesstations de travail, avant d'utiliser des microprocesseursMIPS.
LeSinclair QL utilisa la variante68008 à bus 8bits.
Pour la consoleNeo-Geo AES. Pour le système d'arcadeNeo-Geo MVS.
Pour sesstations de travail (Sun 1, 2 puis 3), avant d'utiliser des microprocesseursSPARC.
Pour les calculatricesTI-89,TI-89 Titanium,TI-92,TI-92 Plus etTI Voyage 200.
