炒股配资官网首页6502 的指令集也同样精简

如果一台个人电脑的大脑，其价格比一顿晚餐还便宜，会怎么样？1975 年，一群前摩托罗拉工程师证明了这是可能的，并因此永远改变了计算产业。他们推出的 25 美元 MOS Technology 6502 处理器，不仅为 Apple II、Commodore PET 和 Atari 2600 提供了动力，其设计理念也至今仍在新一代精简指令集（RISC）CPU 中回响。

装在 DIP-40 塑料封装中的 MOS 6502。日期代码显示它制造于 1985 年 11 月。图片由 Dirk Oppelt via Wikimedia Commons 授权使用 ( CC BY-SA 3.0 )

撼动业界的廉价芯片

在 20 世纪 70 年代，微处理器是昂贵的组件。英特尔的 8080 和摩托罗拉的 6800 售价约为每片 175-200 美元，这使得许多业余爱好者和消费级产品无法负担。曾在摩托罗拉参与 6800 项目的 Chuck Peddle 认为，一个更简单、更便宜的 CPU 将会开启新的市场。

摩托罗拉对此不感兴趣。于是，Peddle 和七位同事离开公司，在 MOS Technology 组建了一个新的设计团队。他们的想法在当时是激进的：制造一款零售价为 25 美元的芯片，并剔除任何与实际嵌入式应用不直接相关的部分。

1975 年 6502 处理器广告。图片由 MOS Technology via Wikimedia Commons 授权使用 ( 公共领域 )

1975 年在 WESCON 展会上，6502 首次亮相，立刻成为了行业传奇。由于场馆内禁止现场销售，Peddle 的团队在附近的一家酒店套房里摆摊，从装满芯片的罐子里以每片 25 美元的价格出售。这一举动奏效了；工程师们立刻涌向 Peddle 的酒店房间，摩托罗拉也被迫大幅削减了自己处理器的价格。

硅片上的极简主义

6502 是一个注重成本的设计实践。它仅使用了约 4,500 个晶体管，比其竞争对手少了约 25-40%。更少的硅意味着更小的芯片尺寸、更高的良率和更低的每片晶圆成本。在架构上，它只保留了最基本的部分：

一个用于算术 / 逻辑的 8 位累加器 ( A )

两个用于寻址和计数的索引寄存器 ( X, Y )

一个 8 位堆栈指针和状态寄存器（标志）

一个用于访问 64 KB 内存的 16 位程序计数器

相比之下，Zilog 的 Z80 塞入了多个通用寄存器和复杂的寻址模式。

6502 的指令集也同样精简。在摩托罗拉 6800 的 72 条指令中，6502 只保留了 56 条，去掉了那些不常用和 16 位算术的指令。程序员不得不通过串联简单的指令来完成复杂的任务；然而，在实际操作中，这种方法反而提高了执行速度。

Chuck Peddle 和 John Buchanan 在 1974 年制作的摩托罗拉 6800 演示板。图片由 Michael Holley via Wikimedia Commons 授权使用 ( 公共领域 )

它最巧妙的技巧之一是零页寻址：前 256 字节的内存可以用更短、更快的指令访问。这在不增加硬件的情况下，有效地扩展了寄存器集。

在内部，6502 使用了硬连线的 PLA 指令解码器而不是微码，以及一个简化电路板设计的两相片上时钟发生器。许多指令只需两个周期即可执行，这使得 1-MHz 的 6502 性能可以与 2 – 4 MHz 的 Z80 相媲美。

从苹果到雅达利

这些特性使 6502 成为早期个人计算机的首选"大脑"。史蒂夫 · 沃兹尼亚克选择它用于 Apple I 和 Apple II，不仅因为其价格低廉，还因为它对业余爱好者来说易于上手。

Commodore 的 PET 以及后来的 VIC-20 和 C64 都围绕它构建了整个产品线。在游戏领域，它的变体 6507 为雅达利 2600 提供了动力，而 Ricoh 的一个衍生版本则驱动了任天堂的娱乐系统（Nintendo Entertainment System）。在英国，Acorn 选择它用于 BBC Micro，这一决定塑造了一代程序员。

1976 年 5 月的 MOS 6500 微处理器系列数据手册。图片由 MOS Technology via Wikimedia Commons 授权使用 ( 公共领域 )

通过降低 CPU 的价格门槛，6502 有效地使计算民主化。突然间，制造一台电脑不再是公司或实验室的专属，业余爱好者、初创公司以及几乎任何人都有可能实现。

历史重演

尽管 6502 早于正式的 RISC 运动，但其核心理念却惊人地相似。与强调代码密度和复杂指令的 Z80 等竞争对手相比，6502 专注于一组最少、简单、快速的指令。

这种"少即是多"的方法正是后来的 RISC 设计师们所正式化的：减少指令复杂度，提高效率，并让编译器或程序员从基本指令中构建功能。曾参与基于 6502 的 BBC Micro 开发的 Acorn 工程师们明确表示，6502 对他们创建原始 Arm 架构产生了影响。在许多方面，6502 预示了现代 CPU 的发展方向。

即使在今天，Western Design Center 仍在生产 6502 的衍生产品，这款芯片也继续出现在复古计算项目和嵌入式系统中。近 50 年后，6502 向我们展示了一个道理：有时，最简单的解决方案才是最经久不衰的。

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