MOS Technology 6502 — 8-bitowy mikroprocesor: historia, parametry i zastosowania

Poznaj historię, parametry i zastosowania kultowego 8-bitowego mikroprocesora MOS Technology 6502 — od Atari i C64 po NES; wpływ, specyfikacje i ewolucja.

MOS Technology 6502 to 8-bitowy mikroprocesor opracowany przez MOS Technology w 1975 roku. Kiedy został wprowadzony na rynek, był bardzo chwalony za swoją cenę i jest produkowany do dziś jako 65C02 przez Western Design Center (WDC). Jego niska cena i prostota architektury przyczyniły się do gwałtownego rozwoju rynku komputerów domowych i konsol w drugiej połowie lat 70. i w latach 80.

Wiele popularnych domowych konsol do gier wideo i komputerów, takich jak Atari 2600, Atari XL, BBC Micro, Commodore 64, Nintendo Entertainment System i inne systemy, używało 6502 i jego wariantów jako głównego procesora. W praktyce wiele z tych maszyn korzystało z pionierskich modyfikacji i odmian 6502 (np. 6507, 6510, Ricoh 2A03), dostosowanych do konkretnych potrzeb sprzętowych.

Krótka historia

Projekt 6502 powstał w wyniku odejścia kilku inżynierów z Motoroli, którzy chcieli stworzyć prostszy i tańszy procesor. Głównymi autorami byli m.in. Chuck Peddle i Bill Mensch. Premiera w 1975 r. wywołała duże poruszenie na rynku, ponieważ MOS był w stanie zaoferować 6502 w znacznie niższej cenie niż konkurencja (np. Intel czy Motorola), co uczyniło mikrokomputery znacznie bardziej przystępnymi cenowo. W kolejnych latach pojawiły się spory prawne (m.in. dotyczące kompatybilności pinów z innymi układami), ale mimo to 6502 zyskał szerokie zastosowanie.

Specyfikacja techniczna (najważniejsze cechy)

• Architektura: 8-bitowa jednostka arytmetyczno‑logiczna (ALU).
• Szerokość magistrali danych: 8 bitów.
• Szerokość magistrali adresowej: 16 bitów (przestrzeń adresowa 64 KB).
• Rejestry: akumulator A, rejestry indeksowe X i Y, wskaźnik stosu (SP, 8-bitowy), licznik rozkazów (PC, 16-bitowy) oraz rejestr flag (P).
• Rozkazy: oficjalnie kilkadziesiąt podstawowych instrukcji (często podawana liczba to 56), z wieloma nieudokumentowanymi (tzw. illegal opcodes) używanymi przez programistów do optymalizacji.
• Tryby adresowania: m.in. natychmiastowy, zero page, absolutny, bezpośrednio indeksowane (X/Y), pośredni, indeksowany pośredni (X) i pośredni indeksowany (Y), względny (dla skoków).
• Przerwania: RESET, NMI (nie-maskowalne) oraz IRQ (maskowalne).
• Stos: umieszczony w stronie pamięci $0100–$01FF, wskaźnik stosu 8‑bitowy.
• Częstotliwość taktowania: w oryginalnych urządzeniach domowych typowo 1–3 MHz; nowsze warianty CMOS oferowały znacznie wyższe częstotliwości w zależności od implementacji.

Warianty i rozwinięcia

• 6501 – wczesna wersja z pewnymi problemami prawnymi (m.in. kwestie kompatybilności pinów).
• 6502 – podstawowy, najbardziej znany wariant.
• 6507 – uproszczona wersja w mniejszym pudełku, używana np. w Atari 2600.
• 6510 – wariant z dodatkowymi liniami I/O, używany w Commodore 64.
• 65C02 – CMOS‑owa, ulepszona wersja produkowana przez WDC, z dodatkowymi instrukcjami i poprawkami do niektórych błędów NMOS‑a; nadal dostępna u producenta.
• 65C816 (znany też jako WDC 65C816) – 16‑bitowy „następca” z zachowaniem kompatybilności w dół, stosowany m.in. w komputerach Apple IIgs i układach konsolowych.
• Ricoh 2A03/2A07 – zmodyfikowany 6502 użyty w Nintendo Entertainment System (z wyłączoną obsługą BCD i zintegrowanym układem dźwiękowym).

Zastosowania i wpływ

6502 i jego warianty znalazły się w setkach projektów sprzętowych — od komputerów domowych po konsole i urządzenia przemysłowe. Do ważniejszych zastosowań należą:

• Komputery domowe: Apple I i Apple II (seria), BBC Micro, Atari 8‑bit (XL/XE), oraz wiele innych maszyn z ery pierwszych mikrokomputerów.
• Konsolowe i rozrywkowe: Atari 2600 (6507), Nintendo Entertainment System (Ricoh 2A03), liczne automaty i systemy gier.
• Zastosowania przemysłowe i wbudowane: proste sterowniki, przyrządy pomiarowe, sprzęt edukacyjny.
• Hobby i retrocomputing: modyfikacje, repliki, projekty FPGA oraz programowanie retro — 6502 ma dużą i aktywną społeczność entuzjastów.

Dlaczego 6502 był tak ważny?

Główne czynniki sukcesu to prostota, niska cena i wystarczające możliwości obliczeniowe do realizacji ówczesnych aplikacji. Dzięki temu producenci komputerów domowych mogli oferować maszyny w przystępnych cenach, co z kolei przyspieszyło popularyzację programowania i gier wideo. Architektura 6502 wpłynęła też na sposób projektowania oprogramowania niskopoziomowego — jej ograniczenia wymuszały kreatywne podejście do optymalizacji i technik programistycznych.

Stan obecny i dziedzictwo

Choć w nowoczesnych systemach dominują architektury 32‑ i 64‑bitowe, 6502 pozostaje żywy w wielu niszowych zastosowaniach: jako rdzeń w projektach FPGA, w urządzeniach retro oraz w edukacji. Western Design Center nadal oferuje rozszerzone i CMOS‑owe warianty (np. 65C02, 65C816), co świadczy o trwałym zainteresowaniu tą linią procesorów. Jego wpływ na historię informatyki i gier wideo jest nie do przecenienia — to jeden z mikroprocesorów, które ukształtowały erę komputerów osobistych.

Szukaj według litery