Hitachi variant of the Motorola 6809 8 bit microprocessor
6309 – 1982 жылдың соңында шығарылған Motorola 6809 микропроцессордың Hitachi CMOS нұсқасы. Ол бастапқыда 6809-дың төмен қуаттылығы бар нұсқасы ретінде сатылды, оның көптеген ішкі жақсартуларына сілтеме жасалмады. "Эмуляция режимінде" ол 6809-бен толық үйлесімді. 6809 техникалық сипаттамаларына ол жоғары тактоқ жылдамдықтарын, кеңейтілген мүмкіндіктерді, жаңа командаларды және қосымша тіркегіштерді қосады. Жаңа командалардың көпшілігі қосымша тіркегіштерді, сондай-ақ 32 биттік математиканы, аппараттық бөлуді, биттерді өңдеуді және блоктарды ауыстыруды қолдау үшін енгізілді. 6309 әдетте түпнұсқа режимінде 6809-дан 30% жылдам. Hitachi бұл ақпаратты жариялаған емес. 1988 жылдың сәуір айындағы «Oh! FM» журналында, Fujitsu жеке компьютер пайдаланушыларына арналған жапондық басылымда, 6309-дың қосымша мүмкіндіктерінің алғашқы сипаттамасы жарияланды. Кейін Хироцугу Какугава 6309-дың жаңа мүмкіндіктері мен командалары туралы мәліметтерді comp.sys.m6809 тобына жариялады. Бұл Tandy Color Computer 3 үшін NitrOS 9 әзірлеуіне әкелді.
The 6309 is Hitachi's CMOS version of the Motorola 6809 microprocessor, released in late 1982. It was initially marketed as a low power version of the 6809, without reference to its many internal improvements. While in "Emulation Mode" it is fully compatible with the 6809. To the 6809 specifications, it adds higher clock rates, enhanced features, new instructions, and additional registers. Most of the new instructions were added to support the additional registers, as well as up to 32 bit math, hardware division, bit manipulations, and block transfers. The 6309 is generally 30% faster in native mode than the 6809. This information was never published by Hitachi. The April 1988 issue of Oh! FM, a Japanese magazine for Fujitsu personal computer users, contained the first description of the 6309's additional capabilities. Later, Hirotsugu Kakugawa posted details of the 6309's new features and instructions to comp. sys. m6809. This led to the development of NitrOS 9 for the Tandy Color Computer 3.
Motorola 6809 құрылғысынан айырмашылықтары
6309, 6809-дан бірнеше маңызды жағынан өзгеше.
The 6309 differs from the 6809 in several key areas.
Өңдеу технологиясы
6309 CMOS технологиясымен, ал 6809 NMOS құрылғысымен өндірілген. Осының салдарынан, 6309 жұмыс істеу үшін 6809-ға қарағанда аз қуатты қажет етеді. Аз қуатты тұтыну оның ішкі жай-күйін үнемі жаңарту қажеттілігін жоқ етеді, сондықтан оны 15 циклға дейін тоқтатуға болады. Бұл тікелей жадқа қол жеткізу үшін ыңғайлы, себебі ол сыртқы құрылғыларға жад шинасын босату үшін процессорды тоқтатуға, жадтың шағын көлемін оқуға немесе жазуға, содан кейін процессорды қайта іске қосуға мүмкіндік береді. Қосымша логика қажет емес. Бұл динамикалық конструкция. Техникалық сипаттамасында ең төменгі такталу жиілігі көрсетілген және такталу жылдамдығы тым төмен болған жағдайда ол жай-күйін жоғалтады.
The 6309 is fabricated in CMOS technology, while the 6809 is an NMOS device. As a result, the 6309 requires less power to operate than the 6809. The low power use also means it can be paused for up to 15 cycles as it does not have to constantly refresh its internal state. This is useful for direct memory access as it allows external devices to pause the CPU to release the memory bus, read or write small amounts of memory, and then unpause the CPU again. No other logic is required. It is a dynamic design. The datasheet specifies a minimum clocking frequency and it will lose its state when the clock speed is too low.
Сағат жылдамдығы
6309 процессоры 6809 процессоры сияқты B (2 МГц) нұсқаларында қол жетімді. Дегенмен, "C" жылдамдық классы 3,0 немесе 3,5 МГц максималды сағат жиілігімен шығарылған, бұл қай деректер кестесіне сілтеме жасалғанына байланысты. (Бірнеше жапондық компьютерлерде 63C09 процессорлары 3,58 МГц жиілікте жұмыс істеген, бұл NTSC түс сигналының жиілігіне сәйкес келеді, сондықтан 3,5 рейтингі дұрыс болуы мүмкін). Көрсетілген деректер мен жеке есептер 63C09 нұсқасын 5 МГц жиілікте жұмыс істеуге болады екенін көрсетеді, бұл процессорға ешқандай зиян келтірмейді. 6809 процессоры сияқты, Hitachi CPU ішкі және сыртқы сағаттық нұсқаларда қол жетімді (HD63B/C09 және HD63B/C09E сәйкесінше).
The 6309 has B (2 MHz) versions as the 6809 does. However, a "C" speed rating was produced with either a 3.0 or 3.5 MHz maximum clock rate, depending on which datasheet is referenced. (Several Japanese computers had 63C09 CPUs clocked at 3.58 MHz, the NTSC colorburst frequency, so the 3.5 rating seems most likely). Anecdotal and individual reports indicate that the 63C09 variant can be clocked at 5 MHz with no ill effects. Like the 6809, the Hitachi CPU comes in both internal and external clock versions (HD63B/C09 and HD63B/C09E respectively)
Есептеу тиімділігі
6309 Native Mode-ға ауысқанда (стандартты 6809 үйлесімді режимінен өзгеше) көптеген маңызды командалар азайтылған сағат циклдарында орындалады. Бұл көбінесе орындалу жылдамдығын 30%-ға дейін арттырады.
When switched into 6309 Native Mode (as opposed to the default 6809 compatible mode) many key instructions will complete in fewer clock cycles. This often improves execution speeds by up to 30%.
Қосымша тіркелімдер
Екі 8 биттік аккумулятор: "E" және "F". Оларды 16 биттік "W" аккумуляторын құру үшін біріктіруге болады. Қазіргі 6809 16 биттік аккумуляторы D, 32 биттік "Q" аккумуляторын құру үшін W-мен біріктіріледі. D, оның ұстай алатын байт санына байланысты "Double" (қос) дегеннің, ал Q "Quad" (төрттік) дегеннің қысқартылған түрі болуы мүмкін. Тізімдер аралық нұсқаулар үшін "V" ауыстыру тіркелімі. Оның мәні аппараттық қайта орнату кезінде өспейді, сондықтан ол тұрақты мәнді сақтай алады, сонымен "V" деп аталады. 8/16 биттік нөлдік тіркелім '0', нөлдік тұрақты қолданып операцияларды жылдамдату үшін. Бұл тіркелім әрқашан нөлді оқиды және оған жазу әрекеттері назарға алынбайды. "MD" режимді тіркелімі – жұмыс режимін басқаратын екіншілік жағдай коды тіркелімі. Бұл тіркелімнің тек 4 биті анықталған.
Two 8 bit accumulators: 'E' and 'F'. These can be concatenated to form 16 bit accumulator 'W'. The existing 6809 16 bit accumulator D can be concatenated with W to form 32 bit accumulator 'Q'. It is likely that D is short for 'Double' and Q for 'Quad', the number of bytes they hold. Transfer register 'V' for inter register instructions. Its value is unaffected by a hardware reset so it can retain a constant Value, hence 'V'. 8/16 bit Zero register '0' to speed up operations using a zero constant. This register always reads zero and writes to it are ignored. Mode register 'MD', a secondary Condition Code register that controls the operating mode. Only 4 bits of this register are defined.
Қосымша аппараттық ерекшеліктер
FIRQ үзілісінің жұмыс режимін өзгертуге болады. PC және CC регистрлерін жинақтаудың орнына (қалыпты 6809 мінез-құлқы), FIRQ үзілісін IRQ үзілісі сияқты толық регистр жиынтығын жинақтауға орнатуға болады. Бұдан өзге, 6309 екі түрлі тұзақ режиміне ие: біреуі жарамсыз нұсқауды алу үшін, екіншісі нөлге бөлу үшін. Жарамсыз нұсқауды алуды тоқтату мүмкін емес, және көптеген TRS 80 Color Computer қолданушылары өздерінің 6309 процессорларының «бұзық» екенін хабарлаған, бірақ шындығында бұл жақсартылған және әлі белгілі емес мүмкіндіктердің белгісі болған.
It is possible to change the mode of operation for the FIRQ interrupt. Instead of stacking the PC and CC registers (normal 6809 behavior) the FIRQ interrupt can be set to stack the entire register set, as the IRQ interrupt does. In addition, the 6309 has two possible trap modes, one for an illegal instruction fetch and one for division by zero. The illegal instruction fetch is not maskable, and many TRS 80 Color Computer users reported that their 6309's were "buggy" when in reality it was an indicator of enhanced and unknown features.
Құжатталмаған ерекшеліктер
Қосымша М тіркелгісі бар, ол уақытша сақтау үшін де қолданылуы мүмкін.
There is an additional register, called M, used for temporary storage that is available to use as well.