Motorola 68040

Motorola zeigte den 68040 im April 1989, kündigte ihn im Januar 1990 an und lieferte ihn Ende desselben Jahres in kleinen Mengen aus, zu 795 Dollar das Stück. Auf der anderen Seite stand der Intel 486, der ebenfalls Gleitkomma in den Prozessor holte.

Motorola versprach mehr als die vierfache Leistung pro Takt gegenüber 68020 und 68030. Unabhängige Messungen zeigten bescheidenere Gewinne, aber der Sprung war groß.

Er hat rund 1,2 Millionen Transistoren, mehr als das Vierfache des 68030. Die Pipeline hat sechs Stufen, und es gibt zwei Caches mit je 4 KB, einen für Befehle und einen für Daten, jeder mit eigener MMU: sechzehnmal so viel Cache wie beim 68030.

Er war der erste der Familie mit der Gleitkommaeinheit auf dem Chip selbst. Er hat aber nicht alle Befehle von 68881 und 68882: Es fehlen die transzendenten Funktionen wie Sinus, Kosinus und Logarithmen. Nutzt ein Programm sie, löst der Prozessor eine Ausnahme aus, und ein Softwarepaket von Motorola, das FPSP, rechnet das Ergebnis aus. Das funktioniert, ist aber langsam, wenn ein Programm stark davon abhängt.

Daten- und Adressbus mit 32 Bit, 4 GB. Die offiziellen Takte waren 25, 33 und 40 MHz; die Versionen mit 16 und 20 MHz blieben bei Mustern. Der Chip braucht zwei Takte, einen davon mit der doppelten Busfrequenz. Er kommt im Keramik-PGA mit 179 Pins oder im QFP mit 184.

Der 68LC040 ist der 68040 ohne Gleitkommaeinheit, aber mit MMU. Der 68EC040 hat weder das eine noch das andere. Sie sind billiger und werden weniger heiß.

Einige Masken (Fertigungsrevisionen) des 68LC040 haben einen Fehler, der verhindert, dass sie sauber mit einem Gleitkomma-Emulator in Software zusammenarbeiten: Das Programm, das die fehlende FPU nachbilden soll, versagt am Ende. Bauteile mit der Maske 2E71M oder neuer, eingeführt Mitte 1995, haben das Problem nicht mehr.

Bei Apple steckte er in fast der gesamten Quadra-Reihe; die 40-MHz-Version erschien nur im Quadra 840AV. Er war in den späteren NeXT-Rechnern und in den Workstations der Serie HP 9000/400.

Er ist auch geflogen: Er steckt in den Flugmanagementrechnern vieler Boeing 737, auch der Versionen Next Generation und MAX, und im Flugsteuerungssystem des schwedischen Kampfjets Saab JAS 39 Gripen.

Der A4000/040 von 1992 hatte einen 68040 mit 25 MHz auf der Prozessorkarte A3640. Auch der A4000T, der Tower, kam mit 68040 bei 25 MHz. Weil der Prozessor auf einer eigenen Karte sitzt, ist der Tausch gegen einen Beschleuniger einfach.

AmigaOS braucht die 68040.library, um die Befehle zu behandeln, die der 68040 nicht in Hardware hat. Ohne sie können Programme mit Gleitkomma abstürzen.

Für A1200 und A2000 gab es Beschleuniger mit 68040 und 68LC040. Die Hitze war immer ein Problem: Motorola plante sogar eine 50-MHz-Version, strich sie aber, weil sie zu heiß wurde.