68000, 68010 And 68020 Primer pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Sams Technical Publishing

作者:Stan Kelly-Bootle

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1985-12

价格:USD 21.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780672224058

丛书系列:

图书标签:

• 68000
• 68010
• 68020
• 微处理器
• Motorola
• 汇编语言
• 计算机体系结构
• 嵌入式系统
• 编程
• 硬件
• 技术手册

深度解析：微处理器架构的基石——深入探究68000、68010与68020处理器的设计哲学与应用实践 本书旨在为电子工程、计算机科学专业的学生、嵌入式系统工程师以及资深硬件爱好者提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考手册。我们将聚焦于摩托罗拉（Motorola）经典M68K家族的三个核心成员：68000、68010以及68020微处理器。 本书不会深入探讨68000、68010和68020这三款芯片的具体内部寄存器位宽、中断向量表结构、指令集操作码的详细编码方式，以及它们各自在特定操作系统（如早期的UNIX变体或AmigaOS/Atari TOS）中的内存管理单元（MMU）配置细节。同时，本书的重点也不在于提供详尽的汇编语言编程教程，特别是那些侧重于特定编译器优化技巧或特定ROM/RAM初始化代码片段的教学内容。 我们将着重探讨以下宏观和设计层面的议题： 第一部分：M68K家族的设计哲学与时代背景 本部分将带领读者回顾上世纪八十年代初期微处理器领域的技术格局。在那个以8位和16位处理器为主流的时代，摩托罗拉如何定位68000系列，使其能够肩负起推动下一代桌面计算平台的重任。 我们将剖析M68K系列在设计之初所遵循的“大清晰度”设计理念——即提供一个与传统小型机/大型机架构相似的、清晰的、大地址空间（相对于当时主流的8086系列）的可编程模型。这包括对程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）和数据寄存器组（D0-D7）与地址寄存器组（A0-A7）的逻辑划分与功能抽象，及其对高级语言编译的深远影响。 此外，本章还将对比当时的竞争者（如Intel x86系列）在总线架构、指令集复杂性（CISC的早期形态）和操作模式（用户态/超级用户态）上的哲学差异，从而理解68000系列如何迅速在图形工作站和高性能个人电脑市场中占据一席之地。 第二部分：从68000到68010的演进：流水线与虚拟内存的初探 68000作为系列的开创者，其架构的强大毋庸置疑，但在实际应用中也暴露出一些限制。本章将侧重分析68010的出现是如何针对68000的固有局限性进行“修补”与“增强”的。 这里的讨论将聚焦于性能提升的根本原因，而非单纯的性能数字对比。我们将深入探讨68010引入的动态总线周期重新启动机制（Bus Cycle Restart）。这一机制对于支持简单层次结构的虚拟内存系统至关重要。我们将分析这种重启能力在硬件层面是如何实现的，它如何允许操作系统在发生地址错位（Page Fault）时，能够“暂停”并恢复总线操作，而不是完全终止当前指令的执行。 我们还将讨论68010在状态寄存器（SR）中引入的特定标志位和控制位，这些位如何为操作系统内核提供更精细的控制能力，尤其是在用户模式和系统模式切换时，对上下文保存与恢复流程的影响。 第三部分：68020的飞跃：全32位核心与片上缓存 68020是M68K家族迈向真32位计算的里程碑。本部分将集中分析从24位地址总线到全32位数据与地址总线的转变所带来的架构性提升。 讨论的重点将放在指令预取队列（Instruction Prefetch Queue）的设计上。我们将分析这个内部队列如何有效地隐藏了外部存储器访问的延迟，从而显著提高了指令的吞吐量。虽然我们不会深入到具体的指令流水线阶段划分，但会详细阐述预取机制在整体性能提升中的理论价值。 更重要的是，本章将详述68020中首次集成片上指令缓存（On-Chip Instruction Cache）的意义。我们将讨论缓存的引入如何改变了处理器与外部SRAM/DRAM交互的模式，以及这种集成如何为后来的Super-Cache设计铺平了道路。对于系统设计者而言，理解68020的缓存策略，对于设计匹配其性能的外部存储器控制器至关重要。 第四部分：系统集成与总线协议的演变 M68K系列成功的关键在于其优雅且高度模块化的外部总线接口。本章将比较68000、68010和68020在外部总线信号定义上的兼容性与差异性。 我们将分析M68K总线中用于区分数据传输、地址传输、读写操作和中断确认的关键控制信号集（如AS、R/W、DTACK、BERR等）。重点在于理解68020引入的动态总线周期的概念（Dynamic Bus Sizing）。我们将探讨这种机制如何使得同一颗CPU能够透明地与8位、16位或32位的外部数据总线设备进行数据交换，极大地简化了外围设备的接口设计复杂度，这是68000系列生命力旺盛的重要原因之一。 总结而言，本书提供的是一种高层次的、侧重于架构演进、设计决策背后的驱动力以及对后续处理器设计影响的系统化分析。它致力于帮助读者理解这三款里程碑式芯片的“为什么”和“如何做”，而不是简单的“如何编程”或“规格参数列表”。

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