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Einblick in den ColdFire
Von Vincent Rivière

picture ColdFire CPU auf dem FireBee Motherboard
Wie der Name sagt, ist das Herz des ACP Computers ein ColdFire Mikroprozessor. Wir haben das Model MCF5474 ausgewählt, welches das Schnellste ist. Die ColdFire Prozessorfamilie wird von Freescale Semiconductor geplant und hergestellt, einer zu Motorola gehörenden Gesellschaft für Halbleiter. Der ColdFire Chip ist nicht nur eine CPU (wie es die 680x0 Familie war), sondern tatsächlich ein Mikrocontroller. Viele nützliche Kontroller sind in den ColdFire Chip integriert. Sie werden in unserem Computer direkt nutzbar sein, was - bedingt durch die hohe Integrationsdichte - eine Menge Platzersparnis bedeutet. Deshalb ist der ColdFire die beste Wahl, um ein modernes Atari-kompatibles Computersystem zu bauen.

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Die Komponenten der ColdFire CPU


- CPU 266 MHz
Der Hauptbestandteil des MCF5474 ist ein ColdFire V4e Kern. Er ist der 680x0 Familie sehr ähnlich, aber nicht voll kompatibel. Es wurden hauptsächlich einige aufwändige oder selten genutzte Befehle und Adressierungsarten entfernt. Dadurch ist die ColdFire CPU einfacher und billiger als jede 680x0 CPU, während sie wesentlich schneller ist. Durch ein zusätzliches Softwarelayer wird die ColdFire CPU kompatibel zu 680x0 Software gemacht.

- FPU
Der Gleitkommaprozessor ist der mathematische Koprozessor. Wenn er genutzt wird, beschleunigt er Programme mit intensiven Mathefunktionen. Die FPU des ColdFire ist ähnlich der 68881, aber sie hat Einschränkungen im Befehlsumfang und in den Adressierungsarten wie auch die CPU.

- MMU
Die Speicherverwaltungseinheit kann für virtuelles Ram oder zum Speicherschutz genutzt werden.

- Cache 32 KB x 2
Der ColdFire Cache ist in 32 KB Befehlscache und 32 KB Datencache aufgeteilt. Die Nutzung von Caches beschleunigt das Tempo der CPU deutlich, indem Zugriffe auf externen Speicher optimiert werden.

- SRAM 32 KB
Das statische RAM ist ein Hochgeschwindigkeitsspeicher, der in den ColdFire eingebettet ist. Er wird für DMA Transfer, aber auch für andere Zwecke genutzt werden, bei denen hohe Performance benötigt wird.

- EMAC unit
Die DSP-artige EMAC Einheit unterstützt Integer und Festkomma Abläufe. Sie kann genutzt werden, um bestimmte Prozesse, so wie die Kompression von Bildern, zu unterstützen.

- PCI Kontroller
Der PCI Bus ist der Standard für Erweiterungskarten in Desktop Computern geworden. Der ColdFire hat integrierte Unterstützung zur Kontrolle von PCI Geräten. Dies ermöglicht die Nutzung von Hunderten von PCI Karten, die auf dem Markt erhältlich sind. Natürlich müssen entsprechende Treiber für jede PCI Karte noch entwickelt werden.

- DDR-SDRAM Kontroller
Der ColdFire kann, für exzellente Leistung, direkt mit externem DD-SDRAM arbeiten. Das ACP-Board hat 512 MB DDR-SDRAM eingebaut.

- Interrupt Kontroller
Der eingebaute Interrupt Controller kannmit dem MFP 68901 verglichen werden, jedoch ist er um einiges flexibler und leistungsfähiger. Er kann bis zu 63 Interrupt-Quellen, mit einem spezifischem Ausnahmebedingungs-Vektor für jede Quelle nutzen.

- Taktgeber
Vier Mehrzweck Taktgeber (GPT) und zwei Slice Taktgeber (SLT) sind verfügbar. Diese sind vergleichbar mit den Taktgebern A/B/C/D des MFP 68901, jedoch besser konfigurierbar.

- Hochgeschwindigkeits RS-232 Kontroller
Der eingebaute programmierbare serielle Kontroller (PSC) kann als eine RS-232 Schnittstelle für Hochgeschwindigkeitstransfers, inklusive 115200 bit/s, konfiguriert werden.

- Ethernet 10/100 Kontroller
Ein standard Ethernet-Kontroller ist direkt in den Prozessor eingebaut. Dies erlaubt eine unverzügliche Verbindung zu einem lokalen Netzwerk und dem Internet.

- BDM-/JTAG-Schnittstellen
Diese Schnittstellen zum Suchen und Beseitigen von Programmfehlern können mit externen Hardware-Debuggern, oder externer Software zur Überwachung der CPU-Aktivität bzw. dem Flashen der EEPROMS genutzt werden.

Wie man sehen konnte, beinhaltet der ColdFire MCF5474 Chip eine unglaubliche Liste an sinnvollen Komponenten, und es existieren noch etliche Weitere.

Die komplette Dokumentation ist auf der Freescale Webseite verfügbar.
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