I Motorola 6800, noti anche come MC6800, sono una famiglia di microprocessori a 8 bit progettata e costruita da Motorola nel 1974.
Faceva parte del progetto M6800 Microcomputer System di Motorola che includeva una serie di componenti fra cui quelli per la gestione delle interfacce parallele e seriali, chip RAM e ROM, e altri integrati di supporto utili per assemblare un computer base. Fu usato per diversi prodotti dell'epoca quali computer come il MITS Altair 680, giochi arcade come Tank 8, console giochi come l'APF-M1000.
Il progetto fu annunciato nel mese di marzo del 1974 e fu messo in produzione alla fine di quell'anno.
Storia La progettazione e il contesto
Il processo di sviluppo del 6800 iniziò nel 1971 quando il progetto fu affidato a un gruppo di lavoro composto dal progettista Tom Bennett, dal responsabile del settore ingegneristico Jeff LaVell, dal responsabile di mercato Link Young e dai progettisti di sistemi Mike Wiles, Gene Schriber e Doug Powell, tutti dislocati nello stabilimento di Mesa in Arizona. Quando il progetto fu terminato, Bennet aveva sotto di sé 17 progettisti e LaVell 15/20 ingegneri, e c'era un altro gruppo dedito allo sviluppo delle applicazioni del processore composto da un numero simile di persone.
Bennet aveva precedenti esperienze nei controlli industriali e aveva lavorato negli anni sessanta per Victor Comptometer dove aveva progettato il primo calcolatore elettronico basato su integrati MOS, il Victor 3900.
Nel 1971 entrò a lavorare presso Motorola, dove fu assegnato al reparto dedito alla progettazione degli integrati, da cui passò poi al gruppo che stava lavorando sul 6800, divenendone il responsabile.Thomas H. Bennett è accreditato di 18 brevetti relativi alla famiglia di processori M6800 Altre persone sono state in seguito accreditate dello sviluppo del 6800 ma la paternità del processore era all'epoca ben chiara. Nel 1975 Robert Cushman, editore della rivista "EDN", intervistando Chuck Peddle per un articolo sul MOS 6502 per il numero di settembre, scriveva: Dopo il 6800 Bennet lavorò sui prodotti per utilizzo automobilistico, e Motorola divenne uno dei principali fornitori di microprocessori per questo settore.
Jeff LaVell entrò a lavorare presso Motorola nel 1966 come responsabile dell'organizzazione commerciale dei prodotti per computer. LaVell aveva precedentemente lavorato presso Collins Radio sul suo computer C8500 che era costruito con integrati ECL. Nel 1971 era a capo di un gruppo che esaminava le richieste dei principali clienti di Motorola, tra cui Hewlett-Packard, National Cash Register, National Data Corporation (CDC) e Digital Equipment Corporation. Il gruppo studiava i prodotti acquistati da essi e cercava di identificare le funzionalità da implementare in circuiti integrati dal basso prezzo. Il risultato dell'analisi portò all'identificazione di una famiglia di 15 blocchi di funzioni, ognuno dei quali implementabile in un integrato. Alcuni di questi blocchi furono poi integrati nella prima versione della famiglia M6800, altri ancora furono aggiunti nelle versioni successive.
Durante lo sviluppo del processore, LaVell costruì un prototipo dell'architettura del 6800 usando 451 integrati TTL, ridotti successivamente a 114 con l'uso di ROM e logiche MSI.
John Buchanan lavorava presso Motorola come progettista di memorie: Bennet chiese a Buchanan di realizzare i circuiti di alimentazione del 6800. Generalmente gli integrati MOS richiedevano 3 tensioni: -5 V, +5 V e +12 V. La famiglia di integrati M6800 ne utilizzava solo una, +5 V. Fu relativamente facile eliminare quella da -5 V tramite una pompa di corrente molto semplice ma i transistor MOS richiedevano una tensione variabile tra +10 e +12 V a causa dell'alta tensione di pinch-off dovuta alla struttura del gate dei MOS dell'epoca: Buchanan realizzò un amplificatore integrato nel chip che forniva la tensione richiesta. Tali circuiti sono registrati a suo nome insieme allo schema del microprocessore.John K. Buchanan, brevetto n° US 3942047, registrato il 2 marzo 1976, relativo all'amplificatore di corrente del 6800John K. Buchanan, brevetto nº 3987418, registrato il 19 ottobre 1976, relativo alla topografia del 6800 Rod Orgill aiutò Buchanan nel lavoro di analisi e di realizzazione degli schemi del 6800. In seguito Orgill lasciò Motorola per passare a MOS Technology, dove progettò il MOS 6501, un chip compatibile a livello di piedinatura con il 6800.
Bill Lattin entrò a lavorare presso Motorola nel 1969. Fu unito al gruppo che sviluppava gli strumenti di simulazione per computer che erano utilizzati per realizzare i nuovi circuiti MOS del 6800. Lattin e Frank Jenkins avevano entrambi frequentato presso l'Università di Berkley i corsi di Donald Pederson, il progettista del simulatore di circuiti SPICE. Il simulatore di Motorola, denominato MTIME, era una versione avanzata del simulatore TIME che Jenkins aveva sviluppato presso Berkley. Il gruppo pubblicò un documento intitolato "MOS-device modeling for computer implementation" nel 1973 che descriveva una "tecnologia con canale N a singola alimentazione di 5 V" con frequenza di 1 MHz. Grazie al MTIME potevano simulare un circuito con 50 MOSFET su un mainframe IBM 370/165. Nel mese di novembre del 1975 Lattin lasciò Motorola per andare a lavorare presso Intel sul progetto della loro nuova generazione di microprocessori.
Bill Mensch entrò in Motorola nel 1971 dopo aver terminato l'Università dell'Arizona: prima degli studi aveva lavorato alcuni anni come elettrotecnico. Durante il suo primo anno in Motorola Mensch fu assegnato a 4 progetti differenti, tra cui quello di un modem che sarebbe divenuto il Motorola 6860 e quello relativo al sistema M6800. Dopo questi lavori fu assegnato al gruppo che sviluppava il 6820 PIA (Parallel Interface Adapter). Mensch contribuì molto al progetto di questo chip tanto che a suo nome fu registrato un brevetto relativo al progettoWilliam D. Mensch, brevetto n° US 3968478, registrato il 6 luglio 1976, sulla topografia dei circuiti MOS e fu citato anche come co-inventore di altri 7 brevetti relativi al sistema M6800.Bill Memsch è citato nei seguenti brevetti relativi all'M6800: 3979730, 4020472, 4086627, 4087855, 4145751, 4218740, 4263650 Successivamente anche Mensch lasciò Motorola per entrare presso MOS Technology a lavorare sul microprocessore MOS 6501.
Mike Wiles era un ingegnere che lavorava nel gruppo di LaVell. Insieme a Bennett fece numerose visite ai clienti di Motorola durante il processo di definizione delle specifiche del 6800. A Wiles furono accreditati 18 brevetti sul 6800Michael F. Wiles è accreditato come l'inventore dei seguenti brevetti relativi al sistema 6800: 3979730, 4003028, 4004281, 4004283, 4010448, 4016546, 4020472, 4030079, 4032896, 4037204, 4040035, 4069510, 4086627, 4087855, 4090236, 4145751, 4218740, 4263650 ma fu anche l'autore del MIKBUG, un BIOS rudimentale per un computer 6800 che permetteva l'esame del contenuto della RAM del sistema e di salvare o caricare programmi su nastro. Il MIKBUG era un programma di 512 byte che occupava metà dello spazio di allocazione della ROM MCM6830. Questa ROM fu usata nel kit di prova Motorola MEK6800 e in alcuni computer hobbystici.Prima pubblicità del computer SWTPC 6800. Wiles rimase in Motorola quando alcuni dei suoi colleghi passarono in MOS Technology. Fu poi dislocato nel nuovo stabilimento di Austin, dove partecipò allo sviluppo dell'MC6801, il successore del 6800 che fu presentato nel 1978.
Chuck Peddle si unì al gruppo di sviluppo nel 1973, quando il progetto del 6800 era completo. Peddle contribuì comunque alla revisione del sistema e allo sviluppo di alcuni chip periferici, in particolar modo del 6820 PIA. Peddle è accreditato di 16 brevetti sulle tecnologie del sistema, di cui molti come co-inventore.Charles Peddle è accreditato di essere l'inventore dei seguenti brevetti sul Motorola 6800: 3975712, 3979730, 4004283, 4006457, 4016546, 4020472, 4030079, 4032896, 4037204, 4040035, 4086627, 4087855, 4090236, 4145751, 4218740, 4263650. Molti di questi hanno 6 o più co-inventori. Come altri sviluppatori del progetto, visitò diversi clienti per raccogliere le loro richieste. Peddle costruì anche con Buchanan uno dei primi sistemi dimostrativi del 6800. Nell'agosto del 1974 Peddle lasciò Motorola ed entrò a lavorare presso MOS Technology, dove fu messo a capo del gruppo che progettò la famiglia di processori MOS 65xx.
La presentazione della famiglia M6800
Il 7 marzo 1974 il numero di Electronics conteneva un articolo di due pagine sul microprocessore Motorola MC6800 e sui suoi processori ausiliari, l'MC6820 per la gestione delle periferiche, l'MC6850 per l'interfaccia di comunicazione, l'MCM6810, una RAM da 128 byte, e l'MCM6830, una ROM da 1.024 byte. Questo articolo fu seguito da un altro pezzo di otto pagine pubblicato sulla stessa rivista sul numero del 18 aprile 1974 per opera dello stesso gruppo di sviluppo di Motorola.
Nel frattempo l'Intel 8080 a 2 MHz e a tre alimentazioni (12 V per l'elaborazione cui s'aggiungeva una -5V per pilotare il body e una +5V destinata all'IO per rendere il componebnte compatibile TTL) veniva presentato nell'aprile del 1974
I primi campioni funzionanti dell'MC6800 furono prodotti nel febbraio del 1974 e dati per test ad alcuni clienti tra cui Hewlett-Packard, che usò il processore per realizzare la calcolatrice da tavolo HP9815, presentata alla fine del 1975.Motorola 6800 Oral History (2008) pp. 9, 15 L'MC6800 fu messo in vendita allo stesso prezzo dell'Intel 8080, commercializzato nello stesso periodo, e cioè 360$.
Link Young curò tutto il lancio della famiglia M6800. Oltre che fornire un insieme completo di chip di supporto al 6800, Motorola offrì anche sistemi di sviluppo hardware e software.
Gli strumenti di sviluppo erano disponibili sia su sistemi remoti in time-sharing sia come codice sorgente. Il software dell'epoca era generalmente scritto in assembly per cui gli strumenti comprendevano un editor di testo, un assembler e un simulatore. Grazie a essi era possibile provare il software prima che il sistema fosse costruito.
Per lo sviluppo hardware Motorola realizzò un computer basato sulla famiglia M6800 noto come EXORcisor. Motorola offriva anche un corso della durata variabile da 3 a 5 giorni per apprendere l'utilizzo del suo software e del suo hardware.
Questo approccio divenne poi comunemente usato anche dagli altri produttori per l'introduzione di nuovi microprocessori.
Lo scioglimento del gruppo di sviluppo Gran parte dello sviluppo della famiglia M6800 fu terminato a metà del 1974, dopo di che molti ingegneri lasciarono il gruppo o la stessa Motorola. Alla base di questo scioglimento ci furono diversi fattori.
Motorola aveva aperto un nuovo stabilimento per la produzione di semiconduttori MOS ad Austin, in Texas, ed era stato programmato che l'intero gruppo si sarebbe poi dovuto trasferire lì nel 1975. Molti degli impiegati amavano vivere a Mesa, un sobborgo di Phoenix, ed erano molto scontenti di doversi trasferire ad Austin. I responsabili del gruppo di lavoro non erano poi riusciti a convincere la dirigenza a ritardare questo trasferimento.
Nel 1974 una recessione economica colpì l'industria dei semiconduttori, con il risultato che furono tagliati migliaia di posti di lavoro. Il numero di novembre del 1974 della rivista Electronics scriveva che Motorola aveva licenziato 4.500 persone, Texas Instruments 7.000 e Signetics 4.000. Il reparto Semiconduttori di Motorola avrebbe perso 30 milioni di dollari nei successivi 12 mesi e c'erano voci che davano il gruppo che lavorava sugli integrati come in cessione. Motorola alla fine non vendette il reparto ma ne cambiò comunque la dirigenza e l'organizzazione. Alla fine del 1974 Intel aveva licenziato quasi un terzo dei suoi 3.500 impiegati..
Il settore degli integrati MOS alla fine si riprese ma la sicurezza del proprio posto di lavoro nel 1974 e nel 1975 non era garantita.