MOS 6502: Čip, který započal revoluci | Kapitola 2
Seznam kapitol
Intel i Motorola vytvořily první mikroprocesory, přičemž každá z těchto platforem byla navržena se zcela jinou filozofií, klady i zápory. Jedno však měly společné. Byly drahé. Pokud se měl mikroprocesor stát základní elektronickou součástkou mnoha různých aplikací, od automatů po levné kalkulačky, musel být levný. No, a pokud by byl levný a přitom šikovně navržený – pak by vlastně mohl pohánět i počítače.
MOS 6502 měl soutěžit především s čipem i4040 pro použití v elektronických pokladnách, kalkulačkách, domácí elektronice, automobilech a strojích. Pokud se dnes divíme, že vnitřní architektura, strojový kód, počet registrů atd. jsou ve srovnání například s takovým Z80 či i8080 velmi omezené, je to právě z tohoto důvodu.
Na druhé straně, Peddle s týmem přišli s velmi zajímavou novinkou, kterou dnes nazýváme „pipelining“. Zatímco tehdejší konkurenční mikroprocesory zpracovávaly instrukce striktně sériově a pro každou si proto musely vyhradit více taktů, MOS6502 dokázal už v průběhu zpracování jedné instrukce nahrát z fronty další. Ne, samozřejmě, s moderními sofistikovanými metodami se toto nedá srovnávat, ovšem i tak jsou strojové instrukce v tomto procesoru zpracovávané obvykle mnohem méně takty. To jej činí rychlejší, než například i8080 o stejné frekvenci. Obvykle se udává přepočet, že 1MHz 6502 má výkon jako cca 2,5MHz i8080 (je ovšem třeba zdůraznit, že vzhledem ke zcela jiným souborům instrukcí se něco takového těžko porovnává).
Návrh čipu
Detailní výkresy varianty 6502 byly zpracovávány Billem Menschem a Rayem Hirtem. Především Bill Mensch se projevil jako opravdu nevšední talent pro tento typ velice sofistikované a na přesnost náročné činnosti. Typ 6501 měl na starosti neméně skvělý inženýr Roy Orgill, který se s Menschem vsadil, který z mikroprocesorů bude mít větší úspěch. Neměl nejmenší pochyby, že to bude jeho dítko. Věřil, že možnost použít mikroprocesor spolu s rodinou podpůrných obvodů Motoroly bude pro návrháře systémů velkým lákadlem.
Navržení mikroprocesoru znamenalo vytvořit velké detailní výkresy spojující jednotlivé komponenty čipu (který sestával ze 4300 transistorů) pomocí sofistikované sítě jemných propojení. Když byl návrh hotov, zjistili, že se na plánovanou velikost nevejde – překročili ji o deset tisícin palce. Znamenalo to tedy vše zoptimalizovat, což se podařilo.
Ve skutečnosti byl celý ten proces složitější, a to konkrétně šestkrát. Čip se měl totiž vyrábět technologií „Metal Oxide Semiconductor“ (odtud MOS), která využívá šesti vrstev, vytištěných jedna na druhé. Takže výše zmínění inženýři musel vytvořit ne jeden, ale hned šest diagramů, které musely být naprosto přesné a musely na sebe vzájemně navazovat s přesností několika mikronů.
Proto bylo nejdůležitějším nástrojem při kontrole těchto diagramů obyčejné pravítko. Inženýři strávili stovky hodin proměřováním každého rozměru, neboť jak propojovací linie, tak komponenty musely být v určité minimální vzdálenosti, jinak by docházelo ke zkratu. Zároveň je třeba zdůraznit, že vše bylo pochopitelně kresleno ručně, pěkně tužkou na papír.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
