FORTH-16 in Silicon

16 бит - родной размер Форта

Традиционно, программная модель Форта 16-и разрядная. Для многих приложений эта разрядность до сих пор является оптимальной. Именно по этому первые Форт-процессоры имели разрядность 16. В первую очередь такие процессоры нашли применение в системах управления в реальном масштабе времени. На базе 16-и разрядных Форт-ядер удобно строить однокристальные микроконтроллеры.

NC4016 ( Novix, 1985 )

NC4000, в дальнейшем переименованный в NC4016, стал первым чипом разработанным для выполнения Форта. Так-как он был реализован на матричном кристалле, два массива аппаратных стеков были вынесены наружу и подсоединялись через дополнительные стековые шины. Два верхних элемента стека данных T и N, и один элемент стека возвратов R расположены во внутренних регистрах. Процессор выполняет большинство команд, включая вызов подпрограмм за один такт, и позволяет в одной 16-разрядной команде упаковывать несколько Форт-примитивов.

RTX 2000 ( Harris Semiconductor, 1987-89 )

RTX 2000 - Real Time eXpress ( Экспресс реального времени ) 2-х микронный кристалл 16-и разрядного микроконтроллера был задуман как развитие NC4016. На кристалле появились два стека по 256 вложений, умножитель, канал ввода/вывода. RTX 2000 выпускался серийно и активно применялся во встраиваемых системах для управления и обработки сигналов.

M17 ( Minimum Instruction Set Computer,Inc., 1988 )

M17 - дешевый, встраиваимый микроконтроллер. Его набор команд базируется на наборе Форт-примитивов. В отличае от других Форт машин, в M17 для уменьшения стоимости аппаратуры два стека были размещены во внешней памяти программ, с несколькими буферными регистрами вершины стека на кристалле.

QS1 ( University of California, 1990 )

Маленький двух-стековый микропроцессор, разработанный в процессе обучения конструированию СБИС в Калифорнийском Университете (Санта Круз). [5] QS1 имеет 8-и разрядную внешнюю шину данных и 17-и разрядную шину адреса и помещён в стандартный 40-выводный корпус. 16-и разрядные команды, минимальное АЛУ, команды сохранения/востановления дополненны командами вталкивания и выталкивания стеков.

QS1 - пример того как один автор (Rible), при помощи двух студентов дипломников смог реализовать гораздо больше, чем кто либо мог представить.

PISC - "Компьютер с Патетическим Набором Команд" ( 1994 )

FRP 1600 "Forth Risc Processor" ( DELTA t GmbH,..1992 )

FRP 1600 - 16-и разрядный микропроцессор оптимизорованный для высокой производительности во встраиваимых системах реального времени. Интерфейс с памятью и структура прерываний совместима с Motorola 68k семейством. Стеки расположены в отдельном внешнем ОЗУ. Процессор адресует 2 МБайта памяти через вершину стека или три автоинкриментных индексных регистра. Однотактный умножитель поддерживает алгоритмы цифровой обработки сигналов. Реализовано условное ветвление по нулю, переносу или переполнению. Он имеет 16 линий ввода/вывода общего назначения.
Реализованный на 1-микронном матричном кристалле он работает на 15 МГц. [6]

Линия микропроцессоров Дофин - это ряд относительно самостоятельных проектов, ставивших в разное время, но одну и туже цель - создание высоко-эффективного микропроцессора для встраиваемых систем реального времени. С этой целью в каждый из новых проектов добавлялись новые решения, которые, были призваны повысить эффективность решения этих задач. Обьединяющим для этого семейства стала поддержка языка Форт в качестве ассемблера и связанная с этим аппаратная поддержка стеков параметров и возвратов. Все разработки по микропроцессорам Дофин велись и ведутся в: Лаборатория НТ, Минск.

Дофин-1610 ( 1990 )
Советский вариант NC4016. Разработчики повторили известный микропроцессор фирмы Novix, пользуясь при этом лишь спецификацией на архитектуру и систему команд. В результате получился совместимый кристалл, показавший хорошие параметры быстродействия для своего времени. Характерной особенностью Дофин-1610 стало использование дополнительной шины для подключения памяти стеков параметров и возвратов.

Дофин-1620 ( октябрь 1994 )
Во втором процессоре были добавлены внутренние стеки и урезаны шины для подключения вненшних стеков. Кроме того в него введена развитая система прерываний и аппаратный умножитель 16x16. В результате получился процессор очень близкий по архитектуре с RTX-2000. Кристалл выполнен по 2.2 микрон КМОП технологии, заключён в 100 выводной PQFP корпус.

Дофин-1630 ( май 1997)
Совершенно оригинальная разработка. Главной целью была поддержка DSP и языка Си. Для этого была использована мультистековая архитектура. К фортовским стекам добавились второй стек данных и стек адресов. Введены дополнительные методы адресации через стек адресов и стек возвратов. К сожалению поддержка Форта (по сравнению с Дофин-1620) пострадала :(