Hitachi 6309
A Hitachi 6309-es processzora a Motorola 6809 mikroprocesszor CMOS változata. 1982-ben jelent meg, a Hitachi a Motorolával kötött licencszerződés alapján gyártotta, második forrásként. Különböző változatainak jelölései: 
HD63B09, HD63B09E, HD63B09P, HD63C09, HD63C09E, HD63C09EP, HD63C09P. Alapvető emulációs üzemmódjában teljesen kompatibilis a 6809-es processzorral. A 6809-es specifikációihoz képest ez a processzor magasabb órajelfrekvencián képes működni, továbbfejlesztett jellemzőkkel rendelkezik, új utasításokat és kibővített regiszterkészletet tartalmaz. Az új utasítások többsége a hozzáadott regiszterek használatát szolgálja, valamint egészen a 32 bites számokkal végezhető műveleteket, hardveres osztást, bitműveleteket és blokkos adatátvitelt. A 6309 általában 30%-kal gyorsabb natív módban, mint a 6809.

Meglepő módon, a Hitachi cég semmilyen információt nem közölt a processzor fejlett képességeiről. Az Oh! FM, egy a Fujitsu személyi számítógép felhasználóknak szóló japán magazin 1988. áprilisi kiadása tartalmazza az első leírást a 6309-es processzorról és annak kiegészítő, új képességeiről. Később (1992-ben) Hirotsugu Kakugawa, a Hirosimai Egyetem végzős hallgatója tette közzé a 6309 újabb tulajdonságairól és utasításairól szóló közleményét a comp.sys.m6809 hírcsoporton. Ez vezetett a nyílt forrású NitrOS-9 operációs rendszer kifejlesztéséhez a Tandy Color Computer 3. típusú gépek számára.

Programozási modell

A 6309-es minden fejlesztés ellenére továbbra is tipikus akkumulátoros processzor, bár elődjéhez képest több regiszter szerepe bővült. A Hitachi kibővítette az eredeti Motorola terveket, és (egyebek közt) két újabb 8 bites akkumulátort tett a rendszerbe, oly módon, hogy ezeket két 16 bites, vagy egy 32 bites regiszterré lehet összefogni. Ezzel együtt járt az utasításkészlet bővítése is, az újfajta regiszterkombinációkat kihasználó utasításokkal. Ettől függetlenül a processzor 8 bitesnek számít, mivel az alapvető szóhossz változatlanul egy bájt.

Eltérések a Motorola 6809-től
A 6309 számos tulajdonságában különbözik a 6809-től.

Gyártási technológia
A 6309-es CMOS technológiával, míg a 6809 NMOS technológiával készült eszköz. A CMOS technológia fogyasztása kisebb, mint az NMOS alapú eszközöké, emiatt a 6309 működéséhez kevesebb energiát igényel: fogyasztása kisebb, hőtermelése is alacsonyabb, mint a 6809-nek. Ezen felül a 6309-es egy teljesen statikus eszköz, ami nem veszíti el a belső állapotinformációt az órajel vagy feszültségszint változásaival (a statikus logikával készült eszközök érzéketlenek az órajel változásaira, az órajel akár teljesen ki is maradhat, az eszköz akkor sem veszti el az állapotinformációit; a statikus eszközök emellett gyorsabbak, ám drágábbak is a dinamikus, órajelvezérelt eszközöknél). Ennek egyik következménye, hogy a processzor külső DMA-val használható, anélkül, hogy szüksége lenne memóriafrissítésre minden 14. órajelciklusban, mint ahogy ez a 6809-nél van.

Órajel
A 6309-nek van egy B (2 MHz-es) változata is, a 6809-hez hasonlóan. Ugyanakkor, egy „C” sebességosztályú processzort is készítettek, amely vagy , vagy -es maximális órajelen futott, attól függően, hogy melyik adatlapot nézzük. (Több japán számítógép készült -es órajelű 63C09 CPU-val, ahol a  az NTSC szabvány szerinti színsegédvivő jel frekvenciája, így a processzorsebességnél a 3,5-höz közeli érték a valószínű).

Különböző források szerint a 63C09 változat akár 5 MHz-es órajelen is képes futni, mindenféle káros mellékhatás nélkül. A 6809-hez hasonlóan, a Hitachi processzora is belső és külső órajelű változatokban jelent meg: HD63B/C09 és HD63B/C09E jelölésekkel.

Számítási hatékonyság
Alapértelmezésben a 6309 kompatibilis módban (másként emulációs módban) indul, amelyben működése teljesen megegyezik a 6809-essel. Üzemmódja átkapcsolható úgynevezett natív módra, melyben az utasítások nagy részét kevesebb órajelciklus alatt hajtja végre. Ez a végrehajtás sebességét akár 30%-kal is megnövelheti.

Hozzáadott regiszterek
Két újabb 8 bites akkumulátor: 'E' és 'F'. Ezek összevonhatók egy 16 bites 'W' jelű akkumulátorrá. A 6809-es architektúrában már meglévő 16 bites 'D' akkumulátor összevonható a 'W'-vel úgy, hogy ez a kettő egy 32 bites akkumulátort alkosson: ennek a jele 'Q'. A 'D' rövidítés valószínűleg a „double” (kétszeres), a 'Q' pedig a „quad” (négyszeres) szóból ered, ami a regiszterek bájtméretére utal.
'V' átvitelregiszter – regiszterek közötti átviteli utasításokhoz. Értékét megtartja hardver reset alatt és után, így egy állandó érték megőrzésére és átadására használható. A 'V' a „value” (érték) szóból ered.
'0' 8/16 bites nulla-regiszter – a nulla állandót használó műveletek gyorsítására. Ez a regiszter olvasáskor mindig nullát ad vissza, a regiszterbe történő írás nem hajtódik végre.
'MD' üzemmód-regiszter – másodlagos feltételkód-regiszter, amely az üzemmódot és a megszakításkezelést vezérli. A regiszter 8 bites, de ebből a processzor csak 4 bitet használ. Az MD 0. bitje határozza meg az üzemmódot: 0 = 6809 emulációs mód, 1 = 6309 natív mód.

Új utasítások
A legtöbb új utasítás a meglévő utasítások változata, alkalmassá téve az újabb regiszterek kezelésére, például a betöltés/kiírás és az aritmetikai műveletekben. A 6309 saját új utasításokat kapott a regiszterek közötti aritmetika, blokkos adatátvitelt, hardveres osztás és bitszintű műveletek végzésére. A 6309-es kiterjesztett utasításai és címzési módjai mind az emulációs, mind a natív módban elérhetők.

További hardverjellemzők
Lehetséges a megszakítási üzemmód változtatása: a gyors megszakításkezelés (FIRQ) során a normál 6809 működés szerint csak a PC és CC regisztert menti el a processzor, a 6309-nél beállítható, hogy a FIRQ a teljes regiszterkészlet elmentse a verembe, mint a hagyományos megszakításkezelésben. Ezen felül a 6309-nek van két csapdázó megszakítása (trap), egy az illegális utasítások lehívásakor keletkezik, és egy a nullával való osztás kezelésére. Az illegális utasítás-csapda nem maszkolható.

Szoftveres jellemzők 
A 6309-esnek két üzemmódja van: az emulációs mód és a natív mód. Az emulációs módban a 6309-es ugyanazokat a jellemzőket mutatja, mint a 6809-es. Ezek az alábbiak:
 10 címzési mód
 6800-kompatibilis módok
 rövid címzés: bármely 256 bites memóriablokk közvetlen címzése
 hosszú relatív elágazáscímzés
 programszámlálóhoz viszonyított (PC-relatív) címzés
 valódi indirekt címzés
 indexelt címzés 0, 5, 8 vagy 16 bites konstans címeltolással, 8 vagy 16 bites akkumulátor eltolással (offsetként), autoinkremens és autodekremens (automatikus címnövelés és -csökkentés) 1 vagy 2 értékkel
 fejlett veremkezelés
 az utasítások száma 1400 feletti, minden címzési módot beleszámítva
 8 × 8 bites előjel nélküli hardveres szorzás
 16 bites aritmetika
A 6309-esben kibővítették az utasításkészletet és a regisztertömböt, újabb címzési módokat vezettek be, amelyek még az emulációs módban is működnek. Ezek a következők:
 két újabb regiszter: 'E' és 'F', amelyek együttesen a 16 bites 'W' regiszterként használhatók
 a 'D' és 'W' regiszter egy 32 bites 'Q' regiszterré vonható össze
 Új utasítások:
 16 × 16 bites hardveres szorzás
 32/16 bites és 16/8 bites hardveres osztás
 megszakítható memória-memória blokkmozgatás
 regiszterek közötti aritmetikai és logikai műveletek
 bájtorientált bitműveletek
 egybites aritmetikai és logikai utasítások
 Újabb indexelt címzési módok:
 E-, F- és W-eltolás a 6809 indexregiszterhez képest, választható indirekcióval
 automatikus címnövelés és -csökkentés 2-vel a 'W' regiszterben, választható indirekcióval
 0 címeltolás a 'W' regiszterhez
 16 bites címeltolás a 'W' regiszterhez
 automatikus alacsony fogyasztású üzemmód a SYNC (stop, várakozás és folytatás) és CWAI (feltételbit törlés és várakozás megszakításra) utasítások alatt
 érvénytelen művelet csapda (trap megszakítás)
 nullával való osztás csapda
 16 bites aritmetika
Natív módban a processzorműveletek kissé változnak:
 sok utasítás gyorsabb végrehajtása (tipikusan 15%-os sebességnövekedés)
 megszakítás kiszolgálásakor a vezérlés a 'W' regisztert is elmenti és visszatölti
Minden új utasítás és címzési mód elérhető mind natív, mind emulációs üzemmódban. A processzor emulációs módban indul (a RESET törli az üzemmódot jelző bitet), ezután az állapota bármikor átváltható a két üzemmód között (LDMD utasítás).

Felhasználás 
 TRS-80 Color Computer – ez az otthoni számítógép eredetileg Motorola 6809-es processzorral készült, de feljavítható 6309-es processzorral (CoCo 3 modell)
 Játéktermi videójáték-automaták, például Contra/Gryzor, Battlantis, Flak Attack, stb. (Konami); Namco System 1, Namco System 2, Namco System 86 alaplapokban (más processzorok mellett, Hitachi HD63701)
 Japán személyi számítógépek: Hitachi Flora Prius
 Dragon 32, Dragon 64 – brit otthoni számítógépek

Jegyzetek

Fordítás

Források

További információk
 Cikk az Oh! FM újság 1988. áprilisi számában 
 Hirotsugu Kakugawa eredeti „Secret 6309 features memo” c. bejegyzése a Google Usenet archívumában 
 A 6309 processzor a CPU World oldalán
 HD63B09EP Technical Reference Guide
 6x09 Microprocessor Instruction Sets 
 Instruction set reference for 6809/6309 (PDF), Chris Lomont

Kapcsolódó szócikkek 
 Hitachi
 Motorola 6800 család

Hitachi mikroprocesszorok
8 bites mikroprocesszorok
A Hitachies processzora a Motorolamikroprocesszor CMOS változata.ben jelent meg , a Hitachi a Motorolával kötött licencszerződés alapján gyártotta , második forrásként . Különböző változatainak jelölései : HD63B09 , HD63B09E , HD63B09P , HD63C09 , HD63C09E , HD63C09EP , HD63C09P . Alapvető emulációs üzemmódjában teljesen kompatibilis aes processzorral . Aes specifikációihoz képest ez a processzor magasabb órajelfrekvencián képes működni , továbbfejlesztett jellemzőkkel rendelkezik , új utasításokat és kibővített regiszterkészletet tartalmaz . Az új utasítások többsége a hozzáadott regiszterek használatát szolgálja , valamint egészen abites számokkal végezhető műveleteket , hardveres osztást , bitműveleteket és blokkos adatátvitelt . Aáltalában-kal gyorsabb natív módban , mint a Meglepő módon , a Hitachi cég semmilyen információt nem közölt a processzor fejlett képességeiről . Az Oh ! FM , egy a Fujitsu személyi számítógép felhasználóknak szóló japán magazin áprilisi kiadása tartalmazza az első leírást aes processzorról és annak kiegészítő , új képességeiről . Későbbben ) Hirotsugu Kakugawa , a Hirosimai Egyetem végzős hallgatója tette közzé aújabb tulajdonságairól és utasításairól szóló közleményét a comp.sys .m6809 hírcsoporton . Ez vezetett a nyílt forrású NitrOS-9 operációs rendszer kifejlesztéséhez a Tandy Color Computer típusú gépek számára . Programozási modell Aes minden fejlesztés ellenére továbbra is tipikus akkumulátoros processzor , bár elődjéhez képest több regiszter szerepe bővült . A Hitachi kibővítette az eredeti Motorola terveket , és ( egyebek közt ) két újabbbites akkumulátort tett a rendszerbe , oly módon , hogy ezeket kétbites , vagy egybites regiszterré lehet összefogni . Ezzel együtt járt az utasításkészlet bővítése is , az újfajta regiszterkombinációkat kihasználó utasításokkal . Ettől függetlenül a processzorbitesnek számít , mivel az alapvető szóhossz változatlanul egy bájt . Eltérések a Motorolatől Aszámos tulajdonságában különbözik atől . Gyártási technológia Aes CMOS technológiával , míg aNMOS technológiával készült eszköz . A CMOS technológia fogyasztása kisebb , mint az NMOS alapú eszközöké , emiatt aműködéséhez kevesebb energiát igényel : fogyasztása kisebb , hőtermelése is alacsonyabb , mint anek . Ezen felül aes egy teljesen statikus eszköz , ami nem veszíti el a belső állapotinformációt az órajel vagy feszültségszint változásaival ( a statikus logikával készült eszközök érzéketlenek az órajel változásaira , az órajel akár teljesen ki is maradhat , az eszköz akkor sem veszti el az állapotinformációit ; a statikus eszközök emellett gyorsabbak , ám drágábbak is a dinamikus , órajelvezérelt eszközöknél ) . Ennek egyik következménye , hogy a processzor külső DMA-val használható , anélkül , hogy szüksége lenne memóriafrissítésre minden órajelciklusban , mint ahogy ez anél van . Órajel Anek van egy BMHz-es ) változata is , ahez hasonlóan . Ugyanakkor , egy „ C” sebességosztályú processzort is készítettek , amely vagy , vagy -es maximális órajelen futott , attól függően , hogy melyik adatlapot nézzük . ( Több japán számítógép készült -es órajelű09 CPU-val , ahol a az NTSC szabvány szerinti színsegédvivő jel frekvenciája , így a processzorsebességnél a5-höz közeli érték a valószínű ) . Különböző források szerint a09 változat akárMHz-es órajelen is képes futni , mindenféle káros mellékhatás nélkül . Ahez hasonlóan , a Hitachi processzora is belső és külső órajelű változatokban jelent meg : HD63B/C09 és HD63B/C09E jelölésekkel . Számítási hatékonyság Alapértelmezésben akompatibilis módban ( másként emulációs módban ) indul , amelyben működése teljesen megegyezik aessel . Üzemmódja átkapcsolható úgynevezett natív módra , melyben az utasítások nagy részét kevesebb órajelciklus alatt hajtja végre . Ez a végrehajtás sebességét akár-kal is megnövelheti . Hozzáadott regiszterek Két újabbbites akkumulátor : 'E' és 'F' . Ezek összevonhatók egybites 'W' jelű akkumulátorrá . Aes architektúrában már meglévőbites 'D' akkumulátor összevonható a 'W'-vel úgy , hogy ez a kettő egybites akkumulátort alkosson : ennek a jele 'Q' . A 'D' rövidítés valószínűleg a „ double” ( kétszeres ) , a 'Q' pedig a „ quad” ( négyszeres ) szóból ered , ami a regiszterek bájtméretére utal . 'V' átvitelregiszter – regiszterek közötti átviteli utasításokhoz . Értékét megtartja hardver reset alatt és után , így egy állandó érték megőrzésére és átadására használható . A 'V' a „ value” ( érték ) szóból ered . '0'16 bites nulla-regiszter – a nulla állandót használó műveletek gyorsítására . Ez a regiszter olvasáskor mindig nullát ad vissza , a regiszterbe történő írás nem hajtódik végre . 'MD' üzemmód-regiszter – másodlagos feltételkód-regiszter , amely az üzemmódot és a megszakításkezelést vezérli . A regiszterbites , de ebből a processzor csakbitet használ . Az MD bitje határozza meg az üzemmódot : =emulációs mód , =natív mód . Új utasítások A legtöbb új utasítás a meglévő utasítások változata , alkalmassá téve az újabb regiszterek kezelésére , például a betöltés/kiírás és az aritmetikai műveletekben . Asaját új utasításokat kapott a regiszterek közötti aritmetika , blokkos adatátvitelt , hardveres osztás és bitszintű műveletek végzésére . Aes kiterjesztett utasításai és címzési módjai mind az emulációs , mind a natív módban elérhetők . További hardverjellemzők Lehetséges a megszakítási üzemmód változtatása : a gyors megszakításkezelés ( FIRQ ) során a normálműködés szerint csak a PC és CC regisztert menti el a processzor , anél beállítható , hogy a FIRQ a teljes regiszterkészlet elmentse a verembe , mint a hagyományos megszakításkezelésben . Ezen felül anek van két csapdázó megszakítása ( trap ) , egy az illegális utasítások lehívásakor keletkezik , és egy a nullával való osztás kezelésére . Az illegális utasítás-csapda nem maszkolható . Szoftveres jellemzők Aesnek két üzemmódja van : az emulációs mód és a natív mód . Az emulációs módban aes ugyanazokat a jellemzőket mutatja , mint aes . Ezek az alábbiak : címzési mód kompatibilis módok rövid címzés : bármelybites memóriablokk közvetlen címzése hosszú relatív elágazáscímzés programszámlálóhoz viszonyított ( PC-relatív ) címzés valódi indirekt címzés indexelt címzésvagybites konstans címeltolással, vagybites akkumulátor eltolással ( offsetként ) , autoinkremens és autodekremens ( automatikus címnövelés és -csökkentés) vagyértékkel fejlett veremkezelés az utasítások számafeletti , minden címzési módot beleszámítva ×bites előjel nélküli hardveres szorzás bites aritmetika Aesben kibővítették az utasításkészletet és a regisztertömböt , újabb címzési módokat vezettek be , amelyek még az emulációs módban is működnek . Ezek a következők : két újabb regiszter : 'E' és 'F' , amelyek együttesen abites 'W' regiszterként használhatók a 'D' és 'W' regiszter egybites 'Q' regiszterré vonható össze Új utasítások : ×bites hardveres szorzás 16 bites és8 bites hardveres osztás megszakítható memória-memória blokkmozgatás regiszterek közötti aritmetikai és logikai műveletek bájtorientált bitműveletek egybites aritmetikai és logikai utasítások Újabb indexelt címzési módok : E- , F- és W-eltolás aindexregiszterhez képest , választható indirekcióval automatikus címnövelés és -csökkentésvel a 'W' regiszterben , választható indirekcióval címeltolás a 'W' regiszterhez bites címeltolás a 'W' regiszterhez automatikus alacsony fogyasztású üzemmód a SYNC ( stop , várakozás és folytatás ) és CWAI ( feltételbit törlés és várakozás megszakításra ) utasítások alatt érvénytelen művelet csapda ( trap megszakítás ) nullával való osztás csapda bites aritmetika Natív módban a processzorműveletek kissé változnak : sok utasítás gyorsabb végrehajtása ( tipikusan-os sebességnövekedés ) megszakítás kiszolgálásakor a vezérlés a 'W' regisztert is elmenti és visszatölti Minden új utasítás és címzési mód elérhető mind natív , mind emulációs üzemmódban . A processzor emulációs módban indul ( a RESET törli az üzemmódot jelző bitet ) , ezután az állapota bármikor átváltható a két üzemmód között ( LDMD utasítás ) . Felhasználás TRS-80 Color Computer – ez az otthoni számítógép eredetileg Motorolaes processzorral készült , de feljavíthatóes processzorral ( CoComodell ) Játéktermi videójáték-automaták , például Contra/Gryzor, Battlantis , Flak Attack , stb . ( Konami ) ; Namco System Namco System Namco Systemalaplapokban ( más processzorok mellett , Hitachi HD63701 ) Japán személyi számítógépek : Hitachi Flora Prius Dragon Dragon– brit otthoni számítógépek Jegyzetek Fordítás Források További információk Cikk az Oh ! FM újság áprilisi számában Hirotsugu Kakugawa eredeti „ Secretfeatures memo” c. bejegyzése a Google Usenet archívumában Aprocesszor a CPU World oldalán HD63B09EP Technical Reference Guide 09 Microprocessor Instruction Sets Instruction set reference for6309 ( PDF ) , Chris Lomont Kapcsolódó szócikkek Hitachi Motorolacsalád Hitachi mikroprocesszorok 8 bites mikroprocesszorok