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40 anos do microprocessador Motorola MC6800

Motorola MC6800

Um dos componentes mais importantes da história da informática está completando 40 anos. Nem todos sabem que a Motorola começou cedo no mundo dos processadores, ao lado da Intel, Zilog, Mos Technology, entre outras. Com uma importância impar para tudo o que viria a seguir, vamos lembrar e comemorar o MC6800.

Onde tudo começou

É impossível contar qualquer história de tecnologia sem começar pela Intel e seu i4004. Tudo começa em 1969, quando a empresa japonesa Busicom contrata a Intel para o desenvolvimento de um núcleo de 4 bits capaz de executar um conjunto de instruções simples para suas calculadoras.

Esse foi o início do desenvolvimento de uma Unidade Central de Processamento, a CPU, em um único componente, ideia inovadora até então.

Ainda nesse ano, a Intel convence os engenheiros da Busicom a mante-la detendora do design do chip e assinam um contrato de exclusividade. Até então, o nome do componente era "mini-programmer". Dois anos depois, em 1971, a Intel lança o seu núcleo i4004.

 

Propaganda das calculadoras japonesas Busicom.
Propaganda das calculadoras japonesas Busicom.

No mesmo ano, a Computer Terminal Corporation (CTC, ou Datapoint Corporation) solicita para a Intel um projeto para o seu terminal Datapoint 2200. A máquina original era fabricada com aproximadamente 100 componentes TTL, e a empresa desejava diminuir para apenas alguns componentes. O engenheiro da Intel, Ted Hoff, garantiu que conseguia colocar todos esses componentes em apenas um chip. Assim, ganhou o contrato.

Logo da empresa Computer Terminal Corporation.
Logo da empresa Computer Terminal Corporation (CTC).
Datapoint 2200, origem para o i8008.
Datapoint 2200 da CTC, origem para o i8008.

 

Foi a solicitação da CTC, ainda em 1969, que deu início à corrida dos processadores de 8 bits. As ideias desenvolvidas para o i4004 e i8008, que nasceram da necessidade do mercado e foram desenvolvidas dentro da Intel, deram a base para o desenvolvimento dos próximos processadores de uma série de fabricantes.

A Motorola lança o MC6800

Foi no ano de 1971 que a Motorola iniciou seu projeto, tendo Thomas Bennett como arquiteto principal, mas foi em 1974 que essa mesma companhia lançou o MC6800A. Esse processador era feito com cerca de 4000 transistores e rodava a 1MHz em sua primeira versão. Compatível com TTL, utilizava tecnologia n-MOS e trabalhava com 5V. Endereçava até 64KB de memória e permitia o endereçamento indireto. Além de Tom Bennett, haviam na equipe de desenvolvimento nomes como Jeff LaVell, Link Young, Mike Wiles, Gene Schriber e Doug Powell, mas se destacam Chuck Peddle e Charlie Melear.

Código do MC6800A presente no "die".
Código do MC6800A presente no "die".
Chuck Peddle em 1976.
Chuck Peddle em 1976.

Charlie Melear permaneceu na Motorola (e em seguida Freescale) até a aposentadoria, em 2009. Trabalhou também com sistemas de navegação, in-car Entertainment Systems, entre outros.

Chuck Peddle já havia trabalhado na General Eletric, e se juntou à motorola em 1973. Saiu da Motorola no ano do lançamento do MC6800, em agosto de 1974. Segundo algumas referências, ele não concordava com o custo elevado que o componente tinha.

Aparentemente ele começou uma guerra interna para diminuir o preço do componente, listando uma série de alterações técnicas no novo núcleo para fazer isso. Por conta de vários desentendimentos dentro da Motorola, ele foi "convidado" a se retirar. Peddlee foi para a MOS Technology, onde passou a trabalhar nos núcleos MOS6501 e MOS6502. No entanto, Peddle não foi o único. Ao todo, oito engenheiros sairam da Motorola para a Mos Technology.

Na época não bastava apenas desenvolver um processador novo, era necessário criar uma série de componentes para dar suporte ao novo núcleo. O trabalho da equipe de desenvolvimento da Motorola era desenvolver também toda a periferia necessária para se criar um computador completamente do zero. Para isso, foram desenvolvidos periféricos controladores de comunicação paralela (MC6820) e comunicação serial assíncrona (MC6850) que chegava a 600bps, além de DMA (MC6844), Counter/Timer (MC6840), etc.

Diagrama de ligação básica das periferias e memórias em um MC6800.
Diagrama de ligação básica das periferias e memórias em um MC6800.

Também foram desenvolvidas duas memórias. A MC6830 fornecia 1KB de memória ROM, e o MC6810 tinha 128Bytes de memória RAM com um tempo de resposta de apenas 500nS. Outros modelos, como o MCM6605, tinham 512Bytes de memória.

Esse processador seguia o preço dos concorrentes daquela época, sendo vendido a U$360 no lançamento e cerca de U$200 logo depois. Por conta do custo, não conseguiu competir no mercado de computadores domésticos. No entanto, foi amplamente utilizado pela indústria automobilística.

Devido à escassez de petróleo na década de 70, o governo americano decidiu regulamentar as emissões e consumo de combustíveis. Nessa época, o MC6800 se mostrou poderoso suficiente para esse trabalho, o que permitiu uma parceria com a General Motors.

Apesar disso, alguns computadores chegaram a ser desenvolvidos utilizando esse processador. Um exemplo é o MITS Altair 680, que era vendido por U$420 montado ou U$293 em um kit para você montar em casa. Ele rodava a apenas 500KHz, tinha 1KB de memória RAM e 1KB de memória ROM.

Propaganda de 1975 de um computador utilizando o MC6800.
Propaganda de 1975 de um computador utilizando o MC6800.

Outro computador pessoal utilizando esse processador foi o SWTPC6800, vendida pela SouthWest Technical Products Corporation. Rodava a 1MHz, tinha 2KB de memória RAM e 8KB de memória ROM.

O processo sobre a MOS Technology

Em 1975 a MOS Technology lançava o MOS6501 e o MOS6502 por apenas U$20 e U$25 respectivamente. O MOS6502 tinha uma periferia externa muito similar ao MC6800, mas o MOS6501 era compatível o suficiente para ser colocado na mesma placa mãe e substituir seu concorrente por cerca de 10% do preço. Tendo o ex-funcionário da Motorola Chuck Peddle na equipe de desenvolvimento, entendemos o porquê da similaridade.

Pinagem do MC6800, MOS6501 e MOS6502.
Pinagem do MC6800, MOS6501 e MOS6502.

E isso não foi apenas uma percepção da Motorola. Revistas especializadas da época já haviam percebido a similaridade e ensinavam como migrar seus sistemas. Explicavam as deferenças entre os OpCodes e como programar.

Título da revista Byte de novembro de 1975, que falava sobre o MOS6501.
Título da revista Byte de novembro de 1975, que falava sobre o MOS6501.

Apesar das instruções serem sensivelmente diferentes, as similaridade de pinos fez com que a Motorola decidisse mover uma ação contra a MOS Technology por infringir a patente de seu processador.

No entanto, apesar do processo da Motorola ser direcionado diretamente aos processadores da MOS Technology, era claro que o descontentamento era por toda a propriedade intelectual que foi levada para a empresa concorrente. Os ex-funcionários levaram uma série de conceitos que foram desenvolvidos dentro da Motorola. Percebemos bem isso em uma entrevista de Bill Mensch, da MOS Technology e que também era um ex-funcionário da Motorola:

"Não era sobre violação de patente; era sobre a propriedade intelectual. Esses oito engenheiros sabiam uma enorme quantidade de conceitos não patenteados desenvolvidos na Motorola e é isso que a Motorola estava tentando proteger. Sabíamos que estávamos infringindo. O MOS6520 era uma cópia direta do Motorola MC6820."

Motorola processa MOS Technology.
Motorola processa MOS Technology.

Por fim, a Motorola conseguiu que a MOS Technology retirasse o MOS6501 do mercado. O melhor resumo dessa história foi um artigo escrito por Mike Teener em maio de 1976. Segue a tradução:

Artigo escrito por Mike Teener em maio de 1976.
Artigo escrito por Mike Teener em maio de 1976.

Políticas e Intrigas

Existe muita política e intrigas na indústria de microprocessador - um par de casos de histórias interessantes:

MOTOROLA vs. MOS Technology

Era uma vez Chuck Peddle e outros sete engenheiros, que agora estão com a MOS Technology, que trabalharam para a divisão de Semicondutores da Motorola. Eles foram altamente envolvidos no projeto do 6800, especialmente no início.

Então, não muito tempo atrás, e praticamente em massa, eles se juntaram à MOS Technology. Curiosamente, o novo MOS Technology 6501 era pino-a-pino compatível com o Motorola 6800... até mesmo os componentes periféricos (PIA) eram os mesmos.

Então Motorola processou e só recentemente ganhou um acordo fora dos tribunais que tem MOS Technology pagando US$200.000 e parando a produção do 6501.

O semelhante, mas melhor, 6502 ainda estará por aí, portanto, não chore por isso.

Um autêntico "Halt and Catch Fire"

Em uma tradução livre, "Halt and Catch Fire" significa, "Parar e Pegar Fogo". Tratam-se de OpCodes não documentados e que causam um comportamento anormal dentro da CPU. Esses OpCodes foram carinhosamente chamados de HCF ou HSC (Halt and Spontaneously Combust - Pare e entre em Combustão Espontânea).

Para o nosso amigo MC6800, trata-se do OpCode DDh. Esse, provavelmente, é o primeiro caso documentado de um verdadeiro HCF. Essa instrução não está na lista de OpCodes válidos, mas trata-se de um teste de fábrica. Essa instrução transforma o barramento de endereços em um contador e interrompe a CPU. Essa condição só podia ser interrompida por um reset. Muitos programadores, executando erroneamente, observavam a CPU parar e o barramento de endereços trabalhar loucamente, o que criou o termo "Parar e Pegar Fogo".

OpCode não documentado.
OpCode não documentado.

Legado

À partir de 1977 a Motorola começou com uma linha de microcontroladores baseados no MC6800. Três dos decendentes mais conhecidos desse núcleo são o 68HC05, 68HC08 e o 68HC11. Estes agregando memórias, serial, timers e outros periféricos.

Diagrama de blocos do 68HC05.
Diagrama de blocos do 68HC05.
Núcleo 68HC711E.
Núcleo 68HC711E.

 Referência

Electronics 07/Mar/1974 -http://www.swtpc.com/mholley/Microprocessors/Electronics_Mar_7_1974.pdf
Electronics 18/Apr/1974 -http://www.swtpc.com/mholley/Microprocessors/Electronics_Apr_18_1974.pdf
MC6800 Technical Data -http://matthieu.benoit.free.fr/cross/data_sheets/MC6800.pdf
MC6800 Die -http://visual6502.org/images/pages/Motorola_6800_die_shots.html
Chronology of Microprocessor -http://processortimeline.info/
The Computer System You Have Been Waiting For -http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SWTPC_6800_Computer_Nov_1975.jpg
Busicom -http://en.wikipedia.org/wiki/Busicom
i4004 -http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_4004
Memorial Day Chip: Motorola 6800 -http://www.cpushack.com/tag/6800/
Oral History of the Motorola 6800 Microprocessor -http://archive.computerhistory.org/resources/access/text/Oral_History/102702020.05.01.acc.pdf
Ted Hoff -http://www.ideafinder.com/history/inventors/hoff.htm
Charlie Melear -https://www.linkedin.com/in/charlesmelear
Chuck Peddle -http://en.wikipedia.org/wiki/Chuck_Peddle
Mos Technology 6502 -http://en.wikipedia.org/wiki/MOS_Technology_6502
MITS Altair 680 -http://www.altair680kit.com/
SWTPS6800 -http://www.computercloset.org/SWTPC6800.htm
Computer Terminal Corporation -http://en.wikipedia.org/wiki/Datapoint
MC6820 -http://www.swtpc.com/mholley/Notebook/Hardware_PIA.pdf
MC6850 -http://hardware.speccy.org/datasheet/MC6850.pdf
Microcomputer Digest Dec/1975 -http://bitsavers.trailing-edge.com/pdf/microcomputerAssociates/Microcomputer_Digest_v02n06_Dec75.pdf
Motorola History -http://www.motorola.com/us/consumers/about-motorola-us/About_Motorola-History-Timeline/About_Motorola-History-Timeline.html
Bill Mensch -http://en.wikipedia.org/wiki/Bill_Mensch
Son of Motorola -http://www.swtpc.com/mholley/Microprocessors/BYTE_Nov_1975.pdf
68HC05 -http://cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC68HC05B6.pdf?pspll=1
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15/10/2014 22:00

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