모토로라 88110
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1. 개요
모토로라 88110은 1992년에 출시된 모토로라의 마이크로프로세서이다. 88100 CPU와 88200 CMMU를 단일 칩으로 통합하여 88100 프로세서보다 5배 빠른 속도를 목표로 설계되었으며, 10개의 기능 유닛을 갖추었다. 88110은 슈퍼스칼라 실행, 아웃오브오더 완료 및 추측 실행과 같은 마이크로 아키텍처 기능을 구현했으며, 외부적으로는 폰 노이만 구조를, 내부적으로는 수정된 하버드 구조를 사용했다. MC88110은 IBM과 공동 개발한 PowerPC 마이크로프로세서에 의해 대체되었지만, 1990년대 중반까지 판매되었다.
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| 모토로라 88110 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 제품군 | 모토로라 88000 |
| 개발 코드명 | Tahoe (타호) |
| 출시일 | 1992년 |
| 중단일 | 1995년 |
| 프로세스 | 0.8 μm, 5층 금속 |
| 다이 크기 | 18.5 mm × 18.5 mm |
| 트랜지스터 수 | 800,000개 |
| 명령어 집합 구조 | RISC |
| 코어 속도 | 40 MHz, 50 MHz |
| L1 캐시 | 16 KB (데이터) + 16 KB (명령어) |
| 부동 소수점 장치 | 내장 |
| 버스 속도 | 40 MHz, 50 MHz |
| 소켓 | 184핀 PGA |
| 전압 | 5V |
| 전력 소비 | 8 W (40 MHz), 10 W (50 MHz) |
2. 역사
MC88110에 대한 최초의 기술 설명은 1991년 11월 샌프란시스코에서 열린 마이크로프로세서 포럼에서 발표되었다. 이 마이크로프로세서는 1992년에 출시되었으며, 50MHz로 작동했다. 주요 사용자로는 데이터 제너럴(Data General)의 AViiON 서버, 해리스 공사(Harris Corporation)의 실시간 유닉스 시스템, 그리고 모토로라(Motorola)의 싱글 보드 컴퓨터 등이 있었다. 넥스트(NeXT)는 MC88110을 사용한 워크스테이션인 넥스트 RISC 워크스테이션을 출시할 계획이었으나, 하드웨어 사업에서 철수하면서 개발이 완료되기 전에 해당 제품 출시를 취소했다.
모토로라 88110은 기본적으로 88100 CPU와 88200 CMMU를 단일 칩으로 통합한 칩으로, 88100 프로세서보다 약 5배 빠른 성능을 목표로 설계되었다.
3. 구성 및 구조
외부적으로 88110은 폰 노이만 구조(코드 및 데이터를 위한 단일 메모리)를 가지고 있으며, 내부적으로는 수정된 하버드 구조(별도의 명령어 및 데이터 캐시)를 채택했다.[1] 이는 하버드 구조를 가지고 통합 메모리를 사용하기 위해 88200 칩 쌍을 추가해야 했던 이전 버전인 88100과는 다르다.[2] MC88110은 선택적으로 256KB에서 2MB까지의 외부 보조 캐시를 지원했으며, 이 캐시 컨트롤러는 비용 절감을 위해 별도의 MC88410 칩에 위치했다.
물리적으로 다이는 130만 개의 트랜지스터를 포함하고 있으며 크기는 15mm x 15mm (225mm2)였다. 1μm CMOS 공정으로 제작되었는데, 이 공정은 3단계의 알루미늄 상호 연결과 0.8μm의 유효 채널 길이(MOSFET 트랜지스터의 소스 및 드레인 접점 사이의 거리)를 가졌다. MC88110은 수정 없이 0.65μm의 유효 채널 길이를 가진 0.8μm 공정으로 축소되도록 설계되었다.
MC88110은 MC88100의 일부 아키텍처적 결함을 수정했음에도 불구하고, 상업적으로 큰 성공을 거두지는 못하고 일부 시스템에서만 사용되었다. 이후 AIM 연합의 일환으로 IBM과 모토로라가 공동 개발한 PowerPC 마이크로프로세서에 의해 대체되었지만, 1990년대 중반까지는 계속 판매되었다.
3. 1. 기능 유닛
모토로라 88110은 기본적으로 88100 CPU와 88200 CMMU를 단일 칩으로 통합한 칩으로, 88100 프로세서보다 약 5배 빠른 성능을 목표로 설계되었다. 10개의 기능 유닛을 가지고 있었다.
| 기능 유닛 | 설명 |
|---|---|
| 정수 ALU (2개) | 32비트 오퍼랜드 |
| FP 덧셈 연산기 (1개) | 80비트 오퍼랜드 |
| 곱셈기 (1개) | 64비트 정수, 80비트 FP |
| 나눗셈기 (1개) | 64비트 정수, 80비트 FP |
| 비트 필드 계산기 (1개) | 32비트 정수 |
| 인스트럭션/브랜치 (1개) | |
| 데이터 캐시 (1개) | |
| 그래픽스 연산기 (2개) | 64비트 오퍼랜드 |
모토로라 88110은 사이클 당 두 개의 인스트럭션을 페치(fetch)하였다.
MC88110은 별도의 부동 소수점 레지스터 파일, 확장 정밀도(80비트) 부동 소수점 데이터 형식, 새로운 정수 및 그래픽 명령과 같은 원래 ISA(Instruction Set Architecture)의 확장을 구현했다. 또한 88000 마이크로프로세서에는 없었던 마이크로 아키텍처 기능, 예를 들어 양방향 슈퍼스칼라 실행, 아웃오브오더 완료, 추측 실행도 구현했다. MC88100의 일부 아키텍처적 결함을 수정했음에도 불구하고, MC88110은 결국 성공하지 못했고 몇몇 시스템에서만 사용되었다. MC88110은 AIM 연합의 일환으로 IBM과 모토로라가 공동 개발한 PowerPC 마이크로프로세서에 의해 대체되었지만, 1990년대 중반까지 계속 판매되었다.
외부적으로 88110은 폰 노이만 구조(코드 및 데이터를 위한 단일 메모리)를 가지고 있으며, 내부적으로는 수정된 하버드 구조(별도의 명령어 및 데이터 캐시)를 가지고 있다.[1] 이는 하버드 구조를 가지고 통합 메모리를 사용하기 위해 88200 칩 쌍을 추가해야 했던 이전 버전인 88100과는 다르다.[2]
MC88110은 선택적으로 256KB에서 2MB까지의 외부 보조 캐시를 지원했다. 보조 캐시 컨트롤러는 비용 절감을 위해 MC88110에 통합되지 않고 별도의 장치인 MC88410에 위치했다.
3. 2. 명령어 처리
모토로라 88110은 총 10개의 기능 유닛을 가지고 있었다.
| 기능 유닛 | 개수 | 오퍼랜드 크기 |
|---|---|---|
| 정수 ALU | 2개 | 32비트 |
| 부동소수점(FP) 덧셈 연산기 | 1개 | 80비트 |
| 곱셈기 | 1개 | 64비트 정수, 80비트 FP |
| 나눗셈기 | 1개 | 64비트 정수, 80비트 FP |
| 비트 필드 계산기 | 1개 | 32비트 정수 |
| 명령어/분기 유닛 | 1개 | - |
| 데이터 캐시 유닛 | 1개 | - |
| 그래픽스 연산기 | 2개 | 64비트 |
모토로라 88110은 사이클 당 두 개의 명령어를 인출(fetch)하였다.
MC88110은 원래의 명령어 집합 구조(ISA)를 확장하여 구현했다. 여기에는 별도의 부동소수점 레지스터 파일, 확장 정밀도(80비트) 부동소수점 데이터 형식, 새로운 정수 및 그래픽 명령 등이 포함되었다. 또한 이전 88000 마이크로프로세서에는 없었던 마이크로아키텍처 기능인 양방향 슈퍼스칼라 실행, 비순차적 명령어 처리 완료(out-of-order completion), 추측 실행도 구현했다.
구조적으로 88110은 외부적으로 폰 노이만 구조(코드와 데이터를 위한 단일 메모리)를 가지며, 내부적으로는 수정된 하버드 구조(별도의 명령어 및 데이터 캐시)를 채택했다.[1]
4. 아키텍처 특징
MC88110은 기존 88000 명령어 집합 아키텍처(ISA)를 확장하여 별도의 부동소수점 레지스터 파일, 확장 정밀도(80비트) 부동소수점 데이터 형식, 새로운 정수 및 그래픽 명령어를 구현했다. 또한, 이전 세대인 MC88100에는 없었던 마이크로 아키텍처 기능들을 도입했는데, 대표적으로 양방향 슈퍼스칼라 실행, 비순차적 완료, 추측 실행 등이 있다.
이러한 개선에도 불구하고 MC88110은 상업적으로 큰 성공을 거두지 못했고 소수의 시스템에만 채택되었다. 결국 AIM 연합의 일환으로 IBM과 모토로라가 공동 개발한 PowerPC 마이크로프로세서에 의해 대체되었지만, 1990년대 중반까지는 계속 판매되었다.
다이는 130만 개의 트랜지스터를 집적했으며, 크기는 15mm × 15mm (225mm2)이다. 1 μm CMOS 공정으로 제조되었으며, 이 공정은 3개의 알루미늄 상호 연결 층과 0.8 μm의 유효 채널 길이(MOSFET 트랜지스터의 소스와 드레인 접점 간 거리)를 특징으로 한다. MC88110은 별도의 수정 없이 0.65 μm의 유효 채널 길이를 갖는 0.8 μm 공정으로 축소될 수 있도록 설계되었다.
4. 1. 메모리 구조
외부적으로 MC88110은 코드와 데이터를 위한 단일 메모리 시스템인 폰 노이만 구조를 따르지만, 내부적으로는 명령어와 데이터 캐시를 분리한 수정된 하버드 구조를 가진다.[1] 이는 이전 모델인 MC88100이 하버드 구조를 구현하고 통합 메모리를 사용하기 위해 별도의 MC88200 칩이 필요했던 것과는 대조적이다.[2]
MC88110은 선택적으로 256KB에서 2MB까지 용량의 외부 보조 캐시를 지원했다. 다만 비용 절감을 위해 보조 캐시 컨트롤러는 MC88110 칩 내부에 통합되지 않고, 별도의 MC88410 칩에 구현되었다.
4. 2. 외부 캐시 지원
MC88110은 선택적으로 256KB에서 2MB까지 용량의 외부 보조 캐시를 지원했다. 보조 캐시 컨트롤러는 비용 절감을 위해 MC88110 칩에 통합되지 않고, 별도의 장치인 MC88410에 위치했다.5. 제조 공정
다이는 130만 개의 트랜지스터를 포함하고 있으며 크기는 15mm x 15mm (225mm2)였다. 1 μm 상보적 금속-산화물-반도체 (CMOS) 공정으로 제작되었다. 이 공정은 3단계의 알루미늄 상호 연결과 0.8 μm의 유효 채널 길이(MOSFET 트랜지스터의 소스 및 드레인 접점 사이의 거리)를 가지고 있다. MC88110은 수정 없이 0.65 μm의 유효 채널 길이를 가진 0.8 μm 공정으로 축소하도록 설계되었다.
참조
[1]
매뉴얼
MC88110 User's Manual
[2]
매뉴얼
MC88100 User's Manual
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