El camino a los ordenadores personales: El procesador Motorola 6800

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Índices: El camino al O.P.       Historia de la Informática

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En 1928 los hermanos de Chicago Paul y Joseph Galvin compran la empresa Stewart Battery Co., y crean la Galvin Manufacturing Corporation en Chicago, comenzando a vender una fuente de alimentación para las radios de la época, que funcionaban normalmente con baterías. En 1930 venden su primera radio para un automóvil, llamando al modelo Motorola, de "motor" mas "ola", el sufijo mas usado en las máquinas de sonido del momento (Victrola, Moviola, Rockola). Su éxito de ventas les hizo cambiar el nombre a la empresa en 1947, y se convirtieron en una empresa líder en radio, fabricando receptores, emisores, o el primer walkie-talkie. Motorola sigue siendo la marca de las emisoras de radio mas usada por los camioneros norteamericanos. Luego se lanzó a una ampliación de sus walkie-talkie, el teléfono móvil, inspirado según Cooper al ver usar al capitán Kirk los intercomunicadores en Star Trek. Fue una larga gestación desde finales de 1960 hasta que en 1973 presentaron los prototipos (cuando lo vieron sobre la mesa los directivos dijeron que no pensaban que sería tan pequeño), y luego tuvieron que esperar hasta que en 1983 se instalaran las antenas y pudieran lanzar el DynaTAC, el primer teléfono móvil de la historia. Motorola también participó en el lanzamiento de la constelación de 66 satélites Iridium, que da cobertura mundial de telefonía y datos vía satélite, un sistema muy usado en barcos y aviones.

Martin Cooper, padre del teléfono móvil (fuente: blog.artskin.com)

En 1970 fabricaban también calculadoras, y en 1971 deciden lanzarse a la carrera del microprocesador, aunque no es hasta 1975, poco después del Intel 8080, en que lanzan su primer producto, el microprocesador de 8 bits MC6800.

Motorola inició el proyecto en 1971 con Tom Bennett como el arquitecto principal. El diseño físico comenzó a finales de 1972 con John Buchanan como diseñador del chip, ayudado por Rod Orgill. Los primeros chips se fabricaron en febrero de 1974, y la familia completa fue lanzado oficialmente en noviembre de 1974, con Bill Mensch que ayudó a definir los CI auxiliares de la familia y fue el diseñador principal de la PIA 6820, y Chuck Peddle para hacer el trabajo de soporte de arquitectura. Los diseñadores usaban un IBM 370-165 para correr simulaciones de los circuitos analógicos y digitales.

Tanto Intel como Motorola anunciaron inicialmente un precio de 360$ por unidad de procesador, aunque el precio real siempre fue bastante menor (ver entrada sobre el Altair, Ed Roberts consiguió comprar los Intel 8080 en lotes por 75$), y realmente un kit con el 6800 mas sus 6 chips de soporte se vendía por 300$. Como los clientes buscaban precios menores, y el equipo de diseño sabía que podía hacerlo, casi en pleno abandonaron Motorola y pasaron a MOS tecnology.

Su nombre proviene de contener aproximadamente 6800 transistores en su interior, siendo el primero en contar con un registro índice. Fabricado en DIP de 40 patillas, estaba inspirado en el PDP-11, y al igual que el Intel 8080 era compatible TTL, funcionaba a 1Mhz (el 8080 lo hacía a 2Mhz, pero su rendimiento era muy similar al usar mas ciclos de reloj por instrucción), necesita un reloj de dos fases y una alimentación única de 5V (en contraste con el 8080 que necesitaba tres tensiones), disponía de un bus de datos bidireccional de 8 bits, un puntero de pila de 16 bits, y un bus de direcciones de 16-bits que puede direccionar hasta 64 KB de memoria. Disponía de un conjunto de 78 instrucciones y 6 registros internos, un registro de estado de 6 bits, dos registros acumuladores de 8 bits que pueden usarse como un registro de 16, y tres registros de 16 bits: registro índice, puntero de pila y contador de programa. El modo de direccionamiento directo privilegiaba el acceso a los primeros 256 bytes de memoria, usados normalmente como punteros a las principales rutinas o para variables del sistema muy usadas, por lo que tras el reset el contador de programa se cargaba con una dirección de memoria alta, al contrario de lo usual que es cargar la cero. Los puertos estaban mapeados en memoria, no usando instrucciones especiales para su manejo. Disponía de un bus de direcciones triestado, lo que le permitía compartir la memoria con otros dispositivos con DMA, como los controlador de disco, o incuso conectar varios procesadores en la misma placa.

Estructura interna del 6800, con sus registros y señales (fuente: Michael Holley)

Pronto fue un procesador popular, usándose en varias máquinas como el SWTPC 6800, el Sphere 1 o el MITS Altair 680. A partir de él sacaron el MC6802, que añade un generador de reloj (con lo que le basta un reloj de una fase) y una memoria de 128 bytes, 32 de los cuales son "retenibles" mediante una tensión de 3V aplicada a una patilla destinada a tal fin. El MC6801 es un micro-controlador que incluye una CPU 6800 mejorada, con 2K de ROM y 128 bytes de RAM, añade una instrucción de multiplicación por hardware y un puerto serie embebido. El MC6803 es un MC6801 sin ROM.

Luego se mejoró con el MC6809, que lo ampliaba bastante, y derivó en los micro-controladores 6801, 6803, 6805, 6807, 6808, 68HC11 y el 68HC12. Se licenció a segundas fuentes como Fairchild Semiconductor, Thomsom o la AMI. Su sucesor fue el Motorola 68000 de 16 bits, aunque poco tienen que ver, el bus triestado y parte del juego de instrucciones se ven en ambos procesadores. El equipo de ingenieros que lo desarrollaron, buscando una versión de bajo coste del 6800 que no gustó a la directiva, abandonaron Motorola y pasaron a la empresa MOS Technology, por lo que los MOS 6501 y MOS 6502 son copias sin licencia del 6800.