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Technische Besonderheiten

Was macht den 6502 so besonders und wie war es möglich, ihn so günstig herzustellen? Darüber hinaus übertraf der 6502 den 6800 auch in technischer Hinsicht.

Die wichtigste Änderung in Bezug auf die Chipgröße war der Wegfall der Tri-State-Treiber an den Adressbusausgängen. Diese waren in den 6800 eingebaut worden, um die Zusammenarbeit mit anderen Chips bei direktem Speicherzugriff (DMA) und Co-Processing zu ermöglichen, was jedoch einen erheblichen Platzbedarf zur Folge hatte. In der Praxis erforderte die Verwendung eines solchen Systems, das die anderen Bausteine ähnlich komplex waren, und die Entwickler tendierten stattdessen dazu, Systeme außerhalb des Chips zu verwenden, um solche Zugriffe zu koordinieren. Beim 6502 wurde diese Funktion einfach entfernt, was seiner Konzeption als preiswerter Controller für spezielle Aufgaben und die Kommunikation mit einfachen Geräten entsprach.

MCS6500 Datenblatt
Vorläufiges Datenblatt zu den Mikroprozessoren MCS6500 von MOS Technology, Mai 1976. (Seite 1 von 12.) – Foto: Wikipedia

Der nächste große Unterschied bestand darin, die Register zu vereinfachen. Zunächst einmal wurde einer der beiden Akkumulatoren entfernt. Auf Allzweckregister wie Akkumulatoren muss von vielen Teilen des Befehlsdecoders zugegriffen werden, so dass ein erheblicher Verdrahtungsaufwand erforderlich ist, um Daten in und aus ihrem Speicher zu transportieren. Zwei Akkumulatoren erleichtern zwar viele Kodieraufgaben, aber das Chipdesign selbst wird dadurch erheblich komplexer. Weitere Einsparungen wurden durch die Verringerung des Stapelregisters von 16 auf 8 Bits erzielt, was bedeutet, dass der Stapel nur 256 Byte lang sein konnte, was für die vorgesehene Rolle als Mikrocontroller ausreichend war.

Das 16-Bit-Indexregister IX wurde in X und Y aufgeteilt. Vor allem aber änderte sich die Art des Zugriffs: Beim 6800 enthielt IX eine 16-Bit-Adresse, die um eine mit dem Befehl gelieferte 8-Bit-Zahl verschoben wurde. Die beiden wurden addiert, um die endgültige Adresse zu erhalten. Beim 6502 (und den meisten anderen Designs) wurde die 16-Bit-Basisadresse im Befehl gespeichert und das X oder Y dazu addiert.

MOS 6502 die
MOS 6502 – Foto: Wikipedia

Schließlich wurde der Befehlssatz vereinfacht, wodurch Platz im Decoder und in der Steuerlogik frei wurde. Von den ursprünglich 72 Befehlen des 6800 blieben 56 übrig. Darunter befanden sich alle Befehle, die Daten zwischen den beiden Akkumulatoren des 6800 verschoben, sowie eine Reihe von Verzweigungsbefehlen. Der 6502 verwendete ein einfacheres System, bei dem Vergleiche durch die Durchführung von Berechnungen im Akkumulator und die anschließende Prüfung der Ergebnisflags durchgeführt wurden.

MOS6502
Pinbelegungsdiagramm – Zeichnung: Wikipedia

Das High-Level-Design des Chips musste in Zeichnungen von Transistoren (ca. 3510 Stück) und Verbindungen umgesetzt werden. Bei MOS Technology war das „Layout“ ein sehr manueller Prozess, der mit Farbstiften und Pergamentpapier durchgeführt wurde. Das Layout bestand aus Tausenden von Polygonformen auf sechs verschiedenen Zeichnungen, eine für jede Schicht des Herstellungsprozesses. Angesichts der Größenbeschränkungen musste das gesamte Chipdesign ständig berücksichtigt werden. Mensch und Paivinen arbeiteten an dem Befehlsdecoder, während Mensch, Peddle und Orgill an der ALU (Arithmetic logic unit) und den Registern arbeiteten. Ein weiterer Fortschritt, der auf einer Party entwickelt wurde (ja, auch solche Leute feiern), war eine Möglichkeit, einen Teil der internen Verdrahtung zu teilen, um die ALU zu verkleinern.

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