6502
Procesor produkowany przez MOS Technology. Pierwszy raz wprowadzony do produkcji we wrześniu 1975 roku, wytwarzany przy wykorzystaniu technologii NMOS. Procesor w odróżnieniu od innych rówieśników nie był budowany w oparciu o mikrokod, był wewnętrznie prostszy i mógł pracować z mniejszymi częstotliwościami zewnętrznymi (zwykle pomiędzy 1 a 2 MHz), osiągając przy tym porównywalną wydajność. Obniżało to koszt układów z nim współpracujących, wykorzystywanych w komputerze.
Parametry
- ośmiobitowa szyna danych
- szesnastobitowe adresowanie
- 56 udokumentowanych rozkazów
- 13 trybów adresowania
- jeden ośmiobitowy rejestr ogólnego przeznaczenia (A - akumulator)
- dwa ośmiobitowe rejestry indeksujące (X i Y)
- ośmiobitowy rejestr statusu - P
- ośmiobitowy wskaźnik stosu - S
- szesnastobitowy licznik programu - PC
W przestrzeni adresowej 6502 jest wyróżniony obszar przeznaczony na stos - jest to obszar od $0100 do $01FF.
Błędy w 6502
- dodawanie i odejmowanie w trybie dziesiętnym ustawia znaczniki N i Z nieodpowiednio dla uzyskanego wyniku dziesiętnego (odzwierciedlają one cząstkowy wynik binarny operacji, przed korekcją dziesiętną)
- rozkaz JMP ($xxFF) pobierze adres skoku z komórek $xxFF/$xx00 zamiast z $xxFF/$xy00.
- rejestr znaczników zapisany na stos przez PHP ma zawsze ustawiony bit B
Błędy związane z przerwaniami
- znaczniki są nieustalone po RESET
- wystąpienie przerwania nie wyłącza trybu dziesiętnego ALU
- wystąpienie przerwania podczas wykonywania rozkazu BRK spowoduje, że zostanie on zignorowany.
- jednoczesne wystąpienie przerwania NMI oraz IRQ powoduje, że to pierwsze zostanie zignorowane (jest to w zasadzie błąd w oryginalnej dokumentacji 6502, który spowodował, że sygnał NMI podawany przez układy specjalizowane zbudowane na jej podstawie - np. ANTIC - jest za krótki w stosunku do rzeczywistych wymagań procesora).
- obsługa przerwania NMI, które wystąpiło podczas wykonywania odgałęzienia ("wykonany" rozkaz Bxx), jest opóźniona do chwili zakończenia wykonywania rozkazu następnego po odgałęzieniu, zamiast rozpoczynać się w chwili zakończenia samego rozkazu odgałęzienia (źródło).
"Zbędne" odczyty i zapisy
- rozkazy typu read-modify-write (ASL, DEC, INC, LSR, ROL, ROR) wykonują dwa zapisy do modyfikowanej komórki pamięci, z czego za pierwszym razem procesor zapisuje odczytaną z komórki wartość.
- rozkazy w indeksowanym trybie adresowania (abs,X i abs,Y) dokonują dodatkowego odczytu spod niewłaściwego adresu, jeśli dodanie adresu bazowego i indeksu powoduje zwiększenie starszego bajtu adresu efektywnego (czyli jego "przejście" na następną stronę).
- wykonany rozkaz odgałęzienia (Bxx) powoduje dodatkowy odczyt spod niewłaściwego adresu, jeśli przeskok jest na sąsiednią stronę.
Błędów tych pozbawione są późniejsze wersje procesora, tj. 65C02 oraz 65C816.
Ciekawostki
- Procesor ma pewną liczbę nieudokumentowanych rozkazów. Szczegóły działania części z nich zależą od konkretnej wersji procesora. Dlatego, mimo że zastępują one w niektórych przypadkach kilka rozkazów standardowych, nie jest zalecane ich używanie.
- Listing programu przeznaczony dla procesora 6502 był wykorzystany w filmie "The Terminator" (1984, pol. Elektroniczny Morderca) przy wyświetlaniu obrazu z kamery Terminatora T800 Model 101. Jest to listing programu dla komputera Apple II.
- Robot Bender, bohater serialu animowanego Futurama, będącego jedną z głównych atrakcji czwartego Sztabu Małopolska, ma "mózg" zbudowany na procesorze 6502, o czym dowiadujemy się z odcinka pod tytułem "Fry & the Slurm Factory".
6502 w Atari
Komputery serii 400/800 są wyposażone w układ 6502A lub 6502B. Są to "szybsze", czyli przystosowane do pracy z szybszym zegarem, wersje 6502. Zwykły 6502 może działać z częstotliwością do 1 MHz, wersja A do 2 MHz, a wersja B do 3 MHz.
Serie XL i XE mają jeszcze nieco zmodyfikowany procesor, znany jako 6502C. Zmiana w stosunku do oryginału polega na dodaniu linii HALT, której uaktywnienie powoduje zatrzymanie procesora i odłączenie go od magistrali. W modelach 400/800 robił to oddzielny obwód złożony z elementów dyskretnych.
Szybkość taktowania procesora w Atari zależy od tego, do jakiego systemu telewizji przystosowany jest komputer:
- wersja NTSC: 1,789790 MHz lub (w XE) 1,7897725 MHz
- wersja PAL: 1,773447 MHz
- wersja SECAM: 1,7815 MHz (tylko XL i XE)