Motorola 68020

O desenho do 68020 ficou pronto no verão de 1983 e a Motorola anunciou-o em junho de 1984, a 487 dólares cada. Era a resposta ao crescimento das estações de trabalho, que queriam mais velocidade e mais memória do que o 68000 dava.

A Motorola chama-lhe a primeira implementação de 32 bits completa da família: registos, caminhos internos, barramento de dados e barramento de endereços, tudo com 32 bits. A unidade aritmética também passou a ter 32 bits, por isso uma soma de 32 bits já não precisa de ser feita em duas metades.

Com 32 linhas de endereço, o 68020 chega a 4 GB de memória, 256 vezes o que o 68000 alcançava. Tem uma cache de instruções de 256 bytes: uma pequena memória dentro do chip onde ficam as instruções usadas há pouco, para que os ciclos não tenham de ir sempre à memória principal. Foi o primeiro 68k com uma cache verdadeira.

O processador trabalha em linha de montagem, com um pipeline de três fases: enquanto uma instrução é executada, a seguinte já está a ser descodificada e a outra a ser lida. Tem 18 modos de endereçamento, contra 14 do 68000, incluindo endereçamento indireto em memória e índices multiplicados, úteis para compiladores de C e Pascal. Trouxe instruções para campos de bits, práticas em gráficos, e multiplicações e divisões de 32 bits.

O barramento ajusta-se sozinho à largura do que está do outro lado: 8, 16 ou 32 bits, ciclo a ciclo. E deixou de haver restrições de alinhamento: ler uma palavra num endereço ímpar já não dá erro.

Não tem matemática de vírgula flutuante nem gestão de memória no chip. Para isso tem uma interface de coprocessador que aceita até oito, como o coprocessador matemático 68881 ou 68882 e a unidade de gestão de memória 68851.

O 68EC020 é a versão económica, pensada para sistemas embebidos. Segundo o manual da Motorola, as grandes diferenças são o barramento de endereços de 24 bits, o que limita a memória a 16 MB, e a falta de alguns sinais de controlo do barramento. A cache, o pipeline, as instruções e a interface de coprocessador são as mesmas.

A Motorola vendia o 68020 a 16,67, 20, 25 e 33,33 MHz (e, no início, também a 12,5 MHz), e o 68EC020 a 16,67 e 25 MHz. O 68020 vinha em PGA cerâmico de 114 pinos; o 68EC020 também existia em QFP de plástico com 100 pinos, mais barato de soldar em série.

O 68020 foi o processador do Macintosh II (1987) e do Macintosh LC. Esteve nas estações de trabalho Sun-3 e nas Apollo DN3000 e DN4000, e em osciloscópios da HP.

Muitos destes sistemas juntavam-lhe um 68881 ou 68882 para a matemática e, nas estações Unix, uma unidade de gestão de memória, fosse a 68851 da Motorola ou uma feita pelo fabricante.

A primeira grande aceleradora da Commodore foi a A2620, de 1988, para o slot de processador do A2000: um 68020 a 14 MHz, com a unidade de gestão de memória 68851, um coprocessador 68881 e 2 ou 4 MB de memória de 32 bits.

O Amiga 1200 e o CD32 trazem um 68EC020 a 14 MHz, em QFP de 100 pinos soldado à placa. É a peça marcada MC68EC020FG16, feita para 16 MHz mas usada a 14,19 MHz nas máquinas PAL e 14,32 MHz nas NTSC. Sem Fast RAM, o A1200 corre bem abaixo do que o processador pode dar, porque tem de disputar a Chip RAM com os chips gráficos.