Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Hitachi вариант 8-битного микропроцессора Motorola 6809
Hitachi variant of the Motorola 6809 8 bit microprocessor
6309 – это CMOS-версия микропроцессора Motorola 6809, разработанная компанией Hitachi и выпущенная в конце 1982 года. Изначально он позиционировался как версия 6809 с низким энергопотреблением, без упоминания многочисленных внутренних улучшений. В "режиме эмуляции" он полностью совместим с 6809. По сравнению со спецификациями 6809, он обладает более высокой тактовой частотой, расширенными функциями, новыми инструкциями и дополнительными регистрами. Большинство новых инструкций были добавлены для поддержки дополнительных регистров, а также для выполнения 32-битных математических операций, аппаратного деления, битовых манипуляций и блочных передач данных. В собственном режиме 6309 обычно на 30% быстрее, чем 6809. Эта информация никогда не была опубликована компанией Hitachi. Первое описание дополнительных возможностей 6309 появилось в апрельском выпуске 1988 года японского журнала "Oh! FM", предназначенного для пользователей персональных компьютеров Fujitsu. Позже Хиротсугу Какугава опубликовал подробную информацию о новых функциях и инструкциях 6309 на новостной группе comp.sys.m6809. Это привело к разработке операционной системы NitrOS 9 для Tandy Color Computer 3.
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.
Отличия от Motorola 6809
6309 отличается от 6809 в нескольких ключевых областях.
The 6309 differs from the 6809 in several key areas.
Технология процессов
6309 изготовлен с использованием КМОП-технологии, а 6809 – это НМОП-устройство. В результате, 6309 потребляет меньше энергии, чем 6809. Низкое энергопотребление также позволяет приостанавливать его работу до 15 циклов, поскольку ему не требуется постоянное обновление внутреннего состояния. Это полезно при прямом доступе к памяти, так как позволяет внешним устройствам приостанавливать работу процессора для освобождения шины памяти, чтения или записи небольших объемов памяти, а затем возобновлять его работу. Дополнительная логика не требуется. Это динамическая схема. В техническом описании указана минимальная частота тактирования, и при слишком низкой частоте он теряет свое состояние.
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.
Часовой режим
6309 имеет версии B (2 МГц), как и 6809. Однако, существовала версия с рейтингом "C", работающая на максимальной тактовой частоте 3,0 или 3,5 МГц, в зависимости от используемой спецификации. (На ряде японских компьютеров использовались процессоры 63C09 с частотой 3,58 МГц, соответствующей частоте цветовой поднесущей NTSC, поэтому наиболее вероятным представляется рейтинг 3,5). Отдельные сообщения и данные, полученные от пользователей, указывают на то, что вариант 63C09 можно разогнать до 5 МГц без негативных последствий. Как и 6809, процессор Hitachi выпускался как с внутренним, так и с внешним тактовым генератором (HD63B/C09 и HD63B/C09E соответственно).
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)
Вычислительная эффективность
При переключении в 6309 Нативный режим (в отличие от режима совместимости с 6809 по умолчанию) многие ключевые инструкции будут завершаться за меньшее количество тактов. Это часто повышает скорость выполнения на 30%.
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%.
Дополнительные реестры
Два 8-битных аккумулятора: 'E' и 'F'. Они могут быть объединены для формирования 16-битного аккумулятора 'W'. Существующий 16-битный аккумулятор 6809 D может быть объединен с 'W' для формирования 32-битного аккумулятора 'Q'. Вероятно, 'D' является сокращением от 'Double' (удвоенный), а 'Q' от 'Quad' (четверной), отражая количество байтов, которые они хранят. Регистр переноса 'V' для внутрирегистровых инструкций. Его значение не изменяется аппаратным сбросом, что позволяет ему сохранять постоянную величину, отсюда и название 'V'. 8/16-битный нулевой регистр '0' для ускорения операций с использованием нулевой константы. Этот регистр всегда возвращает ноль, а любые записи в него игнорируются. Реестр режима 'MD' – дополнительный регистр кодов условий, управляющий режимом работы. Определены только 4 бита этого регистра.
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.
Дополнительные аппаратные функции
Возможно изменить режим работы прерывания FIRQ. Вместо помещения в стек регистров PC и CC (стандартное поведение 6809), прерывание FIRQ можно настроить на помещение в стек всего набора регистров, как это делает прерывание IRQ. Кроме того, 6309 имеет два возможных режима обработки исключений: один для попытки выборки нелегальной инструкции и один для деления на ноль. Обработка исключения при выборке нелегальной инструкции не может быть заблокирована, и многие пользователи TRS-80 Color Computer сообщали, что их 6309 "неисправны", хотя на самом деле это указывало на наличие расширенных и неизвестных функций.
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.
Недокументированные функции
Существует дополнительный регистр, называемый M, который также можно использовать для временного хранения данных.
There is an additional register, called M, used for temporary storage that is available to use as well.