Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
MOS Technology 6502
MOS Technology 6502, или просто 6502, — восьмиразрядный микропроцессор, разработанный компанией MOS Technology в 1975 году. В момент появления на рынке был дешевле аналогичных изделий компаний-конкурентов (Motorola и Intel). Несмотря на это (и более низкую тактовую частоту) в среднем показывал сходную с ними производительность за счёт продуманных способов адресации памяти, коротких циклов исполнения команд и некоторой конвейеризации. Появление таких процессоров, как 6502 и Zilog Z80, в конечном счёте предопределило появление домашних компьютеров в конце 1970-х годов. Архитектура 6502 была лицензирована компаниями Rockwell, Synertek и многими другими, и использована во многих разработках. Процессор 6502 и его модификации до сих пор применяются во встраиваемых системах [Источник 1]
Содержание
История
6502 первоначально разработан командой инженеров, разработавшей процессор Motorola 6800. После того, как команда целиком вышла из компании Motorola, они быстро разработали 6501, полностью новый процессор, совместимый по выводам с 6800 (то есть, его можно было поместить на ту же материнскую плату, что и процессор Motorola, хотя их инструкции и отличались). Тут же последовал иск, после чего создали модель 6502, уже несовместимую с платами для 6800.
Чтобы заинтересовать разработчиков, инженер Чак Педл разработал одноплатный компьютер KIM-1. К их великому удивлению, KIM-1 так же хорошо продавался любителям, как и разработчикам, для которых он первоначально и предназначался. Достаточно быстро появились похожие продукты: Rockwell AIM 65 и Synertek SYM-1.
6502 был представлен в сентябре 1975 за цену в 25$, в то время как 6800 и Intel 8080 продавались за 179$. Первоначально никто не верил, что это не обман или ошибка, но вскоре и Motorola и Intel снизили цену за свои процессоры до 79$. Чем добились противоположного: снижение цен оправдало 6502 и он стал продаваться сотнями.
Одним из известных использований 6502 был компьютер «Apple I», представленный в 1976 году. Он также использовался далее в линейке Apple II и Commodore PET. Позже 6502 использовался в семействе домашних компьютеров Atari, BBC Micro и множестве других забытых разработок, таких как Ohio Scientific. Даже когда появилась более новая модель 6510, прямой потомок 6502 с цифровым портом ввода-вывода и шиной с тремя состояниями, которая (модель 6510) использовалась как центральный процессор в домашнем компьютере Commodore 64, 6502 не ушёл со сцены, а использовался как контроллер привода диска.
Другим важным применением семейства 65xx были видеоигры. Первой была приставка Atari 2600, которая использовала модель 6507 с меньшим количеством выводов и могла адресовать только 8 Кб памяти. Были проданы миллионы таких приставок. Другим значимым применением была японская приставка Nintendo Famicom, в США и Европе больше известная как Nintendo Entertainment System. Компания Ricoh разработала специальную однокристальную модель 6502 для NES, в которой отказалась от поддержки BCD, зато добавили 22 отображаемых на память регистра для генерации звука, чтения состояния джойстика, и управления простым контроллером ПДП. Модель называлась 2A03 для NTSC-консолей и 2A07 для PAL-консолей и производилась только для Nintendo.
В Болгарии производился процессор CM630 — клон 6502. Использовался в компьютере Правец-8С.
Дальнейшим развитием 6502 стал 8-разрядный процессор 65C02 (с небольшими улучшениями, реализованный на базе CMOS-технологии), а затем программно совместимый с ним снизу-вверх 16-разрядный микропроцессор с 24-разрядной шиной адреса 65C816, использовавшийся в персональном компьютере Apple II GS. В связи с неуспехом Apple II GS на рынке и переходом компании Apple к стратегической поддержке семейства Macintosh, процессор 65C816 в компьютерах общего назначения распространения не получил, но используется во встроенных системах и, как и 65C02, выпускается фирмой Western Design Center (WDC) до сих пор.
Советская военная промышленность выпускала совместимый с 65C02 процессор 4К602ВМ1 (разработка НПО «Физика») для использования во встроенных системах. Однако в советских персональных компьютерах Агат использовались процессоры 6502 зарубежного производства [Источник 2]
Особенности архитектуры процессора 6502
| MOS 6502 registers | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6502 — 8 бит (компьютерная архитектура)8-разрядный процессор с 16-разрядной шина адреса|шиной адреса, позволяющей адресовать до 64 килобайтов оперативной памяти.
Его отличительными чертами являются:
- очень короткое и точно определённое время выполнения инструкций в тактах (большинство часто используемых инструкций занимает от двух до четырёх тактов),
- малое количество регистров (один 8-разрядный аккумулятор A, два 8-разрядных индексных регистра X и Y, 8-разрядный указатель стека S, 8-разрядный регистр флажков P, 16-разрядный указатель команды PC), что приводит к тому, что подавляющее большинство арифметико-логических команд должны брать второй аргумент из памяти.
- большое количество режимов адресации и работы с памятью. В том числе, имеются такие экзотические режимы адресации, как, например, «пред-индексная косвенная адресация с индексацией по X» и «пост-индексная косвенная адресация с индексацией по Y». Первые 256 байт оперативной памяти (т. н. нулевая страница) могут адресоваться сокращенным и потому более быстрым образом, что стимулирует размещение в ней важных переменных.
Таким образом, архитектура процессора 6502 имеет ряд свойств, приближающих её к RISC. При одинаковой тактовой частоте 6502 выполняет управляющие команды в несколько раз быстрее, чем 8-разрядные процессоры большинства других архитектур.
В то же время, его слабым местом является наличие из всей арифметики только 8-разрядных целочисленных инструкций сложения и вычитания (в двоичном либо двоично-десятичном коде), уже 16-разрядные целочисленные сложение и вычитание требуют нескольких команд, а умножение и деление, даже целочисленные — написания специальных программ.
Примечательно, что фиксированное время выполнения команд 6502 позволило в компьютерах серии Apple II обойтись без каких-либо таймеров, отмеряя все задержки (включая программную реализацию кодирования битов на магнитных дисках) исключительно по времени выполнения команд процессора, то есть работая полностью синхронно по CPU.
Источник
Процессор Терминатора, Бендера, Денди и Apple 2: MOS 6502
Что общего у Денди и Терминатора? И игровая приставка, и злодей-робот из первого фильма серии работали на одном и том же процессоре — 6502 от MOS Technology.
В 1975 году компания MOS Technology представила восьмиразрядный микропроцессор 6502. От конкурентов производства Motorola и Intel его отличала невысокая стоимость и более низкая тактовая частота. При этом по производительности 6502 не уступал аналогам. Позже архитектуру лицензировали Rockwell, Synertek и другие компании, и он используется до сих пор.
Над MOS 6502 работала команда инженеров, создавших Motorola 6800. Кристалл 6800 производился по 6-мкм техпроцессу, имел тактовую частоту 2 МГц и мог адресовать 64Кб памяти. Этот процессор применялся во многих компьютерах, а на его базе затем разработали микроконтроллеры Motorola 6801 и 6803.
Вначале был выпущен процессор MOS Technology 6501 — он идеально подходил для систем, построенных для Motorola 6800, благодаря совместимости выводов. Motorola решила проблему с такой конкуренцией через суд, после чего MOS выпустила 6502.
MOS Technology 6502 имел 16-битную адресную шину, работал с тактовой частотой 1 МГц, имел 64 Кб оперативной памяти. При этом стоил в разы дешевле процессоров Intel и Motorola — всего 25 долларов в 1975 году, что на сегодня — около 114 долларов. Сегодня Intel Core i5 в США обойдётся в 229 долларов, а i3 — 130 долларов, что примерно соотносится с ценой на 6502 сорок лет назад.
Особенности архитектуры 6502 позволяют процессору быстрее выполнять управляющие команды, чем это делают 8-разрядные процессоры других архитектур.
Чтобы заинтересовать любителей и разработчиков в процессоре, в компании MOS выпустили одноплатный микрокомпьютер на базе 6502 — KIM-1, или Keyboard Input Monitor. Компьютер имел 1152 байта ОЗУ и 2 КБ ПЗУ. Он поставлялся без корпуса и устройств ввода-вывода, но позволял собрать компьютер менее, чем за 500 долларов. Плата стоила 245 долларов, и позже её можно было дополнить терминалом и кассетным магнитофоном.
В 1976 году Джобс и Возняк начали собирать Apple 1, используя процессор 6502. На базе того же процессора они производили Apple II, которая продавалась с 1977 года вплоть до 1990-х.
Commodore PET также использовал 6502. Этот конкурент компьютеров от Apple вышел в 1977 году, в комплекте шла клавиатура, встроенный 9-дюймовый монитор с разрешением 40х25 символов и накопитель на магнитной ленте.
Commodore использовала комплектующие Texas Instruments в производстве калькуляторов. Но во второй половине 1970-х поставщик поднял цены, и основатель Commodore приобрёл MOS Technology, Inc., на тот момент выпустившей микрокомпьютер KIM-1 на MOS 6502. KIM-1 стал прототипом PET 2001.
В СССР производили аналогичный совместимый процессор 4К602ВМ1 для встроенных систем. Но в персональных компьютерах «Агат» использовали оригинальный 6502.
«Агат стал» первым советским серийным 8-разрядным компьютером и был предназначен для использования в образовательной сфере. Его построили в Научно-исследовательском институте вычислительных комплексов (НИИВК) на базе компьютера Apple. Производили компьютер с 1984 года, сборка продолжалась до 1993 года. В школах компьютеры использовали до 2001 года.
У производителей компьютеров серии «Агат» не было проблем с рынком сбыта– даже с учётом стоимости в 4 000 рублей. Все ПК забирало Министерство просвещения.
Невысокая стоимость процессора стала одной из причин доступности компьютеров для массового покупателя. Важным направлением использования процессора стали игровые приставки.
Процессор 6507, вариацию 6502 с меньшим количеством выводов и возможностью адресации 8 Кб памяти, использовала компания Atari в игровой приставке Atari 2600. Консоль второго поколения появилась в продаже к Рождеству 1977 года и стала одной из самых распространённых игровых приставок в следующие двадцать лет. Было продано более сорока миллионов экземпляров.
В 1983 году на японском рынке появилась игровая приставка на MOS Technology 6502 — Famicom от компании Nintendo, известная в Европе как Nintendo Entertainment System. В России продавали её клон Dendy. Консоль завоевала практически весь американский и японский рынок. По официальным данным было продано более 60 миллионов экземпляров, но сколько их с учётом клонов — неизвестно. Сегодня приставку продолжают производить и продавать, но уже не Nintendo. Официально приставку поддерживали до 2003 года в Японии и до 1995 года в США.
11 ноября 2016 года Nintendo планирует выпустить обновлённую версию NES.
Широкое распространение процессора привело к его упоминаниям в художественных произведениях. Один из первых примеров — первый «Терминатор». Киборг Т-800 в исполнении Арнольда Шварценеггера работал, судя по командам в кадрах от первого лица, на MOS 6502.
Процессор MOS Technology 6502 использует и другой известный робот — Бендер из «Футурамы». Об этом свидетельствует серия «Fry and the Slurm Factory», вышедшая на экраны 14 ноября 1999 года. Ниже — ссылка на серию с момента, где Профессор просвечивает внутренности робота. На то, что это именно процессор 6502, указывают большие цифры на нём.
Возраст процессора перевалил за сорок лет, но энтузиасты продолжают разрабатывать железо под него и писать софт.
Какие комплектующие, живущие так долго, знаете вы? Сохранилось ли что-то из таких устройств у вас в рабочем состоянии?
Источник
