Rockwell R6502AP

Rockwell R6502AP — это 8-битный микропроцессор, выпускавшийся компанией Rockwell International в 1970-х и 1980-х годах. Он является одним из вариантов процессора MOS Technology 6502, производившимся по лицензии. Микропроцессор выполнен по n-МОП технологии, имеет 8-битную шину данных и 16-битную шину адреса, что позволяет адресовать до 64 Кбайт памяти. Тактовая частота версии R6502AP обычно составляла 1 МГц, хотя существовали модификации с более высокими частотами (до 2 МГц и 4 МГц). Отличительной особенностью Rockwell R6502AP является его корпус — пластиковый DIP (Dual In-line Package) с 40 выводами, что отражено в суффиксе «P» (Plastic). Процессор широко применялся в домашних компьютерах, игровых приставках, промышленных контроллерах и встраиваемых системах, став одним из самых массовых и доступных микропроцессоров своего времени.

История

Разработка и лицензирование

Процессор MOS Technology 6502 был разработан в 1975 году группой инженеров, ранее работавших в Motorola (в частности, Чаком Педдлом и Биллом Меншем). Компания Rockwell International, крупный производитель электроники и авионики, в 1976 году получила лицензию на производство этого процессора и начала выпуск его модификаций под маркой Rockwell R6502. Лицензирование позволило Rockwell не только производить клоны, но и вносить незначительные изменения в архитектуру, в первую очередь в части корпусировки и электрических характеристик. Версия R6502AP (пластиковый корпус) была ориентирована на массовый рынок и более низкую стоимость по сравнению с керамическими вариантами.

Производство и распространение

Rockwell выпускала R6502AP на своих заводах в США (в частности, в Анахайме, Калифорния). Процессор производился по n-МОП технологии с проектными нормами около 6-8 мкм. В отличие от оригинального MOS Technology 6502, который часто использовал керамические корпуса, Rockwell R6502AP был доступен в более дешёвом пластиковом DIP-40, что делало его привлекательным для производителей бытовой электроники. Процессор поставлялся как отдельным компонентом, так и в составе одноплатных компьютеров и контроллеров Rockwell (например, серии AIM 65). Выпуск R6502AP продолжался до середины 1980-х годов, когда его начали вытеснять более современные процессоры (например, 65C02 с пониженным энергопотреблением).

Архитектура и характеристики

Общая архитектура

Rockwell R6502AP имеет классическую для 8-битных процессоров архитектуру фон Неймана, где код и данные хранятся в едином адресном пространстве. Основные характеристики:

• Разрядность: 8-битные данные, 16-битная адресация.
• Адресное пространство: 64 Кбайт (65536 байт).
• Регистры: аккумулятор (A), два индексных регистра (X и Y), указатель стека (S, 8-битный, стек расположен на странице 0x0100), счётчик команд (PC, 16-битный), регистр состояния (P).
• Тактовая частота: стандартная версия — 1 МГц, модификации (R6502A-2, R6502A-4) — до 2 МГц и 4 МГц соответственно.
• Технология: n-МОП, напряжение питания +5 В.
• Корпус: 40-выводной пластиковый DIP (DIP-40).

Система команд

Процессор использует фиксированную систему команд с длиной от 1 до 3 байт. Всего насчитывается 56 базовых инструкций, многие из которых имеют несколько режимов адресации (всего 13 режимов, включая неявный, непосредственный, абсолютный, косвенный, относительный и др.). Ключевые особенности системы команд:

• Ограниченное количество регистров: только один аккумулятор (A) и два индексных регистра (X, Y). Это требовало частого обращения к памяти и использования стека.
• Косвенная адресация: реализована через инструкции JMP (косвенный) и LDA/STA с косвенным индексным режимом (например, (ZP),Y).
• Отсутствие аппаратного умножения и деления: все арифметические операции (сложение, вычитание) выполнялись только через аккумулятор, умножение и деление реализовывались программно.
• Флаги: регистр состояния содержит флаги переноса (C), нуля (Z), отрицательного числа (N), прерывания (I), десятичного режима (D), переполнения (V) и флаг прерывания (B).

Режимы адресации

Rockwell R6502AP поддерживает следующие режимы адресации:

• Неявный (implied): инструкция не требует операнда (например, CLC, SEC).
• Непосредственный (immediate): операнд находится в следующем байте команды (например, LDA #$FF).
• Абсолютный (absolute): операнд адресуется 16-битным адресом (например, LDA $1234).
• Нулевая страница (zero page): адресация в диапазоне 0x0000-0x00FF (только младший байт адреса, что ускоряет выполнение).
• Индексный (indexed): с использованием регистров X или Y (например, LDA $1234,X).
• Косвенный (indirect): только для инструкции JMP (например, JMP ($1234)).
• Косвенный индексный (indirect indexed): (ZP),Y — адрес вычисляется как содержимое нулевой страницы плюс Y.
• Индексный косвенный (indexed indirect): (ZP,X) — адрес вычисляется как содержимое нулевой страницы плюс X.
• Относительный (relative): для инструкций условного перехода (например, BEQ, BNE).

Применение

Домашние компьютеры и игровые приставки

Rockwell R6502AP (и его аналоги) стал основой для многих популярных домашних компьютеров 1970-1980-х годов. В частности, он использовался в:

• Apple II (1977) — оригинальный MOS 6502, но Rockwell R6502AP был совместим и применялся в ремонтах и клонах.
• Commodore PET (1977) — также на базе 6502.
• Atari 400/800 (1979) — процессор 6502 (включая версии Rockwell).
• BBC Micro (1981) — использовал Rockwell 6502 (в том числе R6502AP).
• Nintendo Entertainment System (NES) (1983) — процессор 6502 (производства Ricoh, но архитектурно идентичный R6502AP).

Встраиваемые системы и промышленность

Благодаря низкой стоимости и простоте, Rockwell R6502AP широко применялся в промышленных контроллерах, измерительных приборах, терминалах и одноплатных компьютерах. Например, Rockwell AIM 65 (1976) — одноплатный компьютер на базе R6502AP, использовавшийся для обучения и разработки. Процессор также устанавливался в некоторые модели калькуляторов, игровых автоматов и периферийных устройств (например, принтеров).

Авионика и военная техника

Rockwell International, будучи крупным подрядчиком Министерства обороны США, выпускала также специализированные версии R6502AP для военных и авиационных применений. Эти версии отличались расширенным температурным диапазоном (от -55°C до +125°C) и более надёжным корпусом (керамическим, а не пластиковым). Однако стандартная версия R6502AP (пластиковый корпус) использовалась в гражданской авионике и бортовых системах управления.

Сравнение с аналогами

MOS Technology 6502

Rockwell R6502AP является прямым лицензионным клоном оригинального MOS 6502. Основные отличия:

• Корпус: R6502AP — пластиковый DIP-40, MOS 6502 — чаще керамический.
• Электрические характеристики: незначительные различия в нагрузочной способности выводов и потребляемом токе (Rockwell R6502AP потреблял около 150 мА при 5 В).
• Совместимость: полная программная и электрическая совместимость с MOS 6502.

Rockwell R65C02P

В середине 1980-х годов Rockwell выпустила CMOS-версию процессора — R65C02P. Она отличалась пониженным энергопотреблением (менее 10 мА), поддержкой дополнительных инструкций (например, BIT с непосредственным режимом) и расширенным температурным диапазоном. R65C02P был обратно совместим с R6502AP, но требовал другого напряжения питания (3-5 В) и имел другую распиновку.

Интересные факты

• Процессор Rockwell R6502AP (и его аналоги) стал одним из самых массовых микропроцессоров в истории: суммарный выпуск всех версий 6502 превысил 1 миллиард штук (с учётом клонов и встраиваемых систем).
• Архитектура 6502 (включая R6502AP) была использована в проекте «Электроника МС 0511» (советский клон компьютера «БК-0010»), который производился в СССР с 1983 года.
• Благодаря низкой цене (около 25 долларов США в 1976 году) и простоте, процессор 6502 стал основой для многих любительских и образовательных проектов, включая самодельные компьютеры.

Источники

• «Microprocessor Report» (1976-1985), выпуски Rockwell International.
• «The 6502 Microprocessor: A Comprehensive Guide» (Rodnay Zaks, 1978).
• «Rockwell R6500 Microprocessor Family Data Sheet» (Rockwell International, 1980).
• «The MOS 6502 and Its Derivatives» (Brian Bagnall, 2010).
• «Apple II: The First 20 Years» (Steven Weyhrich, 2002).