MC68881

MC68881はMC68020 (68020) ないしMC68030 (68030) CPUを採用したコンピュータシステムで利用される浮動小数点演算コプロセッサである。MC68881 (68881) を加えることはコンピュータのコストを実質的に押し上げることになるが、これにより浮動小数点数値演算を高速に処理できる。当時、このチップは科学演算、数学演算に対して大きな役割を果たした。

概要

68020と68030は単独の68881チップを使うという前提で設計された。この命令セットは予約済みの"F-line"命令を使った。16進数のFで始まっているすべての命令コードは、割り込みを投げる「トラップ命令」であって、この命令はオペレーティングシステム (OS) を制御するのに用いられている。もし、68881がシステム上に存在したならば、CPUはこの命令を実行できる。もしなければ、OSは例外処理において68020の整数演算命令で作られたFPUエミュレータを呼び出すか、プログラムにエラーコードを返す。

アーキテクチャ

68881には、8つの96ビット長データレジスタ^{[注 1]}があり、80ビット拡張精度実数形式など7種類の数値表現、すなわちIEEE浮動小数点標準「ANSI-IEEE 754-1985」として定義される単精度、倍精度、そして拡張精度（英語版）などの実数型を持っている。68881は特に浮動小数点演算に特化しており、汎用CPUとして設計されていない。例えば、命令がアドレス計算を行うときは、68881の制御を行う前にメインCPUが計算する。

CPU/FPUのペアはこのように同時に実行できるように設計されている。CPUが68881の命令を受けると、CPUはFPUにその命令に必要なオペランドをすべて引き渡す。次にFPUはCPUをリリースし、CPUは次の命令を実行する。

MC68882

MC68882 (68882) は68881の改良バージョンで、パイプラインの改善や高クロック化が行われている。命令セットは68881と同一であり、なおかつピン・コンパチブルとなっている。モトローラは、同じクロック速度で同じ命令を実行すると68881より40%以上速くなるとうたっていたが、^{[誰によって?]} 通常のパフォーマンスにはまったく反映されなかった^[要出典]。

実装例

68881ないし68882FPUが搭載されたコンピュータとしては、サン・マイクロシステムズのSun-3、アップルコンピュータのMacintosh II、コモドールのAmiga 3000などがある。Amigaのサードパーティの中には、68000にメモリマップされた周辺機器として、68881および68882を使ったものもある。

なお後続ファミリのMC68040プロセッサは、FPUを内蔵したものとして開発された。68881のほとんどの命令と数値表現モードはハードウェアでサポートされていたが、一部サポートされないものもあった。これらはソフトウェアパッケージでエミュレーションを行うことでサポートした。

機能表

68881

155,000 トランジスタ
16MHz バージョン 160 KFLOPS
20MHz バージョン 192 KFLOPS
25MHz バージョン 240 KFLOPS

68882

176,000 トランジスタ
25MHz バージョン 264 KFLOPS
33MHz バージョン 352 KFLOPS
40MHz バージョン 422 KFLOPS
50MHz バージョン 528 KFLOPS

68040

25MHz FPU 3.500 MFLOPS
33MHz FPU 4.662 MFLOPS
40MHz FPU 5.600 MFLOPS

これらの表はcomp.sys.m68k FAQから引用したものである。68882の16MHzと20MHzについては製造はされたが、リストにはない。

脚注

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注釈

^ William Ford, William R. Topp (1997-11-07). “15.5 Floating-Point Coprocessor” (英語). Assembly language and systems programming for the M68000 family (2nd. ed.). Jones and Bartlett Publishers. pp. 830. ISBN 9780763703578 2011年4月12日閲覧。 96ビットパック10進数実数形式が演算可能である。

外部リンク

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[1] William Ford, William R. Topp (1997-11-07). “15.5 Floating-Point Coprocessor” (英語). Assembly language and systems programming for the M68000 family (2nd. ed.). Jones and Bartlett Publishers. pp. 830. ISBN 9780763703578 2011年4月12日閲覧。 96ビットパック10進数実数形式が演算可能である。

[注 1]

表話編歴モトローラ/フリースケール/NXPのプロセッサ（英語版）
Industrial Control Unit	14500
6800ファミリー（英語版）	6800 6809 Hitachi 6309も参照 68HC11 68HC08 68HC05
68000ファミリー（英語版）	68000 68008 (Motorola 68008) 68010 68012（英語版） 68020 68030 68EC030) 68040 68060 ColdFire DragonBall CPU32
88000	MC88100（英語版） MC88110（英語版）
浮動コプロセッサ	68881 68882
メモリ管理ユニット	68851（英語版）
PowerPCファミリー	PPC e200 PPC 6xx/e300 PPC 7xx PPC e500 PPC 74xx/e600 PPC e5500 PowerQUICCファミリー QorIQ PPC e6500