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Concept
Motorola 68040
Résumé
Le Motorola 68040 est un microprocesseur CISC 32 bits de la famille m68k de Motorola, produit en 1990. Il succède au Motorola 68030 et précède le Motorola 68060. Le 68050 fut un projet abandonné, il était aux 68040 ce qu'étaient le 68030 au 68020, une gravure plus fine, et des mémoires caches plus importantes.
Le 68040 est le premier membre de la famille 680x0 avec coprocesseur arithmétique incorporé. Il inclut toutes les fonctionnalités qui étaient autrefois externes, à savoir l'unité de calcul en virgule flottante et la MMU (qui fut ajoutée dans le 68030). Il dispose aussi de caches séparés d'instructions et de données de 4 kilooctets chacun. Il est entièrement pipeliné, avec six étages.
Outre l'optimisation des unités arithmétiques et de calcul des adresses effectives, et la possibilité d'exécuter deux instructions entières par cycle (pourvu qu'elles ne soient pas interdépendantes), le cache de données du 68040 fonctionne en mode différé (write back). Son architecture s'enrichit donc d'une unité de supervision du bus (bus snooping), fonctionnelle y compris en mode DMA, destinée à invalider les copies privées des données, ou bien à forcer une vidange en cas d'accès externe à une donnée modifiée dans le cache (cohérence de cache, cache coherency).
La FPU dans les 68040 est une version très simpliste des Motorola 68881 et 68882, privée des fonctions transcendantales IEEE (à part les quatre opérations, elle ne sait calculer que les racines carrées). Le logiciel de support de virgule flottante de Motorola (FPSP) suppléait à ces instructions par des interruptions logicielles. Comme il s'agissait d'une émulation, l'usage intensif de fonctions transcendantales provoquait d'énormes ralentissements.
La dissipation thermique a été l'un des points d'achoppement du 68040. Alors que par cycle d'horloge il fournissait le double de performance du déjà ancien 68030, la complexité de la puce et l'alimentation électrique nécessaire pour sa grande surface et les grands caches provoquait une accumulation de chaleur.
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