Motorola 68040 (“ หกสิบแปดศูนย์สี่สิบ ”) เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ 32 บิตในซีรีส์ Motorola 68000ซึ่งเปิดตัวในเดือนเมษายน พ.ศ. 2532 ^{[ 2 ]}ประกาศในเดือนมกราคม พ.ศ. 2533 ^{[ 3 ]}แต่มีจำหน่ายเฉพาะในช่วงปลายปี พ.ศ. 2533 ในปริมาณจำกัด^{[ 4 ]}เป็นรุ่นต่อจาก68030และตามมาด้วย68060โดยข้าม 68050 ไป ตามธรรมเนียมการตั้งชื่อทั่วไปของ Motorola 68040 มักถูกเรียกง่ายๆ ว่า '040 (ออกเสียงว่าโอ-โฟร์-โอหรือโอ-ฟอร์ตี้ )

68040 เป็น สมาชิก ตระกูล 680x0 ตัวแรกที่มี หน่วยประมวลผลทศลอย (FPU) ในตัวดังนั้นจึงรวมฟังก์ชันการทำงานทั้งหมดที่ก่อนหน้านี้ต้องใช้ชิปภายนอก ได้แก่ FPU และหน่วยจัดการหน่วยความจำ (MMU) ซึ่งเพิ่มเข้ามาใน 68030 นอกจากนี้ยังมีแคชคำสั่งและแคชข้อมูลแยกกันขนาด 4 กิโลไบต์ ต่อ แคช เป็นแบบไปป์ไลน์เต็มรูปแบบโดยมีหกขั้นตอน^{[ 5 ]}

มีการสร้างเวอร์ชันต่างๆ ของ 68040 สำหรับกลุ่มตลาดเฉพาะ รวมถึง68LC040ซึ่งตัด FPU ออก และ68EC040ซึ่งตัดทั้ง FPU และ MMU ออก Motorola ตั้งใจให้เวอร์ชัน EC ใช้ในระบบฝังตัว แต่โปรเซสเซอร์ฝังตัวในยุคของ 68040 ไม่จำเป็นต้องใช้พลังการประมวลผลของ 68040 ดังนั้นเวอร์ชัน EC ของ 68020 และ 68030 จึงยังคงเป็นที่นิยมใช้ในการออกแบบต่อไป

Motorola ผลิตชิปความเร็วหลายระดับ รุ่น 16 MHz และ 20 MHz ไม่เคยผ่านการรับรอง (ใช้ชื่อรหัส XC) และใช้เป็นตัวอย่างสำหรับการสร้างต้นแบบเท่านั้น รุ่น 25 MHz และ 33 MHz มีให้ใช้ในทุกรุ่น แต่จนกระทั่งประมาณปี 2000 รุ่น 40 MHz มีให้ใช้เฉพาะในรุ่น 68040 "เต็ม" เท่านั้น ส่วนรุ่น 50 MHz ที่วางแผนไว้ถูกยกเลิกหลังจากที่เกินขีดจำกัดด้านความร้อน ที่กำหนด ไว้

มีการรายงาน ราคาต่อหน่วยที่795 ดอลลาร์สหรัฐ (เทียบเท่าประมาณ 2,000 ดอลลาร์สหรัฐในปี 2025) ในการประกาศเปิดตัวเมื่อต้นปี 1990 ^{[ 3 ]} ราคา นี้ลดลงเหลือ595 ดอลลาร์สหรัฐสำหรับการผลิตจำนวนมากในช่วงปลายปี 1990 ^{[ 4 ] เมื่อถึงปลายปี 1992 ราคาของชิ้นส่วน 25 MHz ลดลงเหลือ 337 ดอลลาร์สหรัฐ [ 6 ] ซึ่ง}เทียบได้กับ^{ราคา328}ดอลลาร์สหรัฐของ Intel 80486DX 33 MHz ^{[ 7 ]}

ในคอมพิวเตอร์Apple Macintosh ชิป 68040 ถูกนำมาใช้ครั้งแรกใน Macintosh Quadraซึ่งตั้งชื่อตามชิปตัวนี้ โปรเซสเซอร์ 68040 ที่เร็วที่สุดมีความเร็วสัญญาณนาฬิกา 40 MHz และถูกใช้เฉพาะในQuadra 840AV เท่านั้น รุ่นที่แพงกว่าในตระกูล Macintosh Centris (ซึ่งมีอายุการใช้งานสั้น) ก็ใช้ชิป 68040 เช่นกัน ในขณะที่ Quadra, Centris, PerformaและLC รุ่นหลังๆ บางรุ่นที่มีราคาถูกกว่า ใช้ชิป 68LC040

ชิป 68040 ยังถูกใช้ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล อื่นๆ เช่นAmiga 4000และAmiga 4000Tรวมถึงเวิร์กสเตชัน จำนวนมาก เซิร์ฟเวอร์Alpha Microsystemsซีรี่ส์HP 9000/400 ^{คอมพิวเตอร์} TOWER 32/750, 32/825 และ 32/850 ของNCR Corporation ^{[ 8 ]} คอมพิวเตอร์ DN5500ของApollo Computer [ ^{9 ]} และ คอมพิวเตอร์ NeXTรุ่นหลังๆ

โปรเซสเซอร์ 68040 ถูกใช้ในคอมพิวเตอร์จัดการการบิน (FMC) บนเครื่องบินโบอิ้ง 737 หลายลำ รวมถึง รุ่นNext GenerationและMAX ทั้งหมด ^{[ 10 ]}และในระบบควบคุมการบินของSaab JAS 39 Gripen ^{[ 11 ]}

ชิป 68040 ประสบปัญหาเรื่องจำนวนทรานซิสเตอร์ไม่เพียงพอตั้งแต่ช่วงแรกของการออกแบบ ในขณะที่หน่วยประมวลผลกลาง (MMU) ใช้ทรานซิสเตอร์ไม่มากนัก—อันที่จริง การวาง MMU ไว้บนชิปเดียวกันกับ CPU ช่วยประหยัดทรานซิสเตอร์ได้—แต่หน่วยประมวลผลทศนิยม (FPU) นั้น ใช้ทรานซิสเตอร์จำนวนมาก FPU ภายนอกรุ่น 68882 ของ Motorola เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นหน่วยประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสูงมาก และ Motorola ไม่ต้องการเสี่ยงที่ผู้ประกอบระบบจะใช้รุ่น "LC" ที่ใช้ 68882 แทนที่จะใช้รุ่น "RC" ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า (สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับโมเดลการประมวลผลแบบมัลติโปรเซสซิ่งของ Motorola ด้วยซีรี่ส์ 680x0 โปรดดูMotorola 68020 ) FPU ใน 68040 ไม่สามารถใช้งานฟังก์ชันเชิงพีชคณิต ของ IEEE ได้ ซึ่งเคยรองรับโดยทั้ง 68881 และ 68882 และถูกใช้ในซอฟต์แวร์สร้างภาพแฟรกทัลยอดนิยมในเวลานั้นและอื่นๆ เพียงเล็กน้อย แพ็คเกจสนับสนุนจุดลอยตัว (FPSP) ของ Motorola จำลองคำสั่งเหล่านี้ในซอฟต์แวร์ภายใต้การขัดจังหวะ เนื่องจากนี่เป็นตัวจัดการข้อยกเว้น การใช้งานฟังก์ชันเชิงอภิปรัชญาอย่างหนักจึงส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงอย่างมาก

ความร้อนเป็นปัญหามาโดยตลอดนับตั้งแต่เริ่มใช้งานชิปเซ็ต 68040 แม้ว่ามันจะให้ประสิทธิภาพต่อรอบการทำงานสูงกว่า 68020 และ 68030 ถึงสี่เท่า แต่ความซับซ้อนและความต้องการพลังงานของชิปนั้นมาจากขนาดของไดและแคชขนาดใหญ่ ซึ่งส่งผลต่อการปรับขนาดของโปรเซสเซอร์ และมันไม่เคยสามารถทำงานที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาเกิน 40 MHz ได้เลย มีการวางแผนที่จะผลิตรุ่น 50 MHz แต่ก็ถูกยกเลิกไป ผู้ที่ชื่นชอบ การโอเวอร์คล็อกรายงานว่าประสบความสำเร็จในการทำความเร็วถึง 50 MHz โดยใช้ออสซิลเลเตอร์ 100 MHz แทนชิ้นส่วน 80 MHz และเทคนิคใหม่ในขณะนั้นคือการเพิ่มฮีทซิงค์ขนาดใหญ่พร้อมพัดลม

ชิป 68040 มีคุณสมบัติเหมือนกับ 80486 แต่เมื่อเทียบความเร็วสัญญาณนาฬิกาต่อสัญญาณนาฬิกาแล้ว สามารถทำงานได้ดีกว่าชิป Intel อย่างมีนัยสำคัญในคำสั่งจำนวนเต็มและจุดลอยตัว ตามผลการทดสอบมาตรฐานของ Motorola เอง^{[ 3 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}การวัดประสิทธิภาพจุดลอยตัวของโปรเซสเซอร์ในระบบเวิร์กสเตชันโดยอิสระ ชี้ให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นที่ค่อนข้างน้อยกว่า 80486 และ SPARC ใน เกณฑ์มาตรฐาน LINPACK ที่ Motorola เลือกใช้ ซึ่งส่วนใหญ่จำกัดอยู่ที่การดำเนินการความแม่นยำสองเท่า^{[ 15 ]}และเอกสารของผู้จำหน่าย เช่น ที่อธิบายถึง รุ่น NeXTstation Color และ Turbo Color โฆษณาคะแนนที่ต่ำกว่าเอกสารของ Motorola เองเล็กน้อย^{[ 16 ] [หมายเหตุ 1 ]}

อย่างไรก็ตาม 80486 มีความสามารถในการโอเวอร์คล็อกได้เร็วขึ้นอย่างมากโดยไม่ประสบปัญหาความร้อนสูงเกินไป และยังก่อให้เกิดรุ่นสำหรับอุปกรณ์พกพาในแล็ปท็อปอย่างรวดเร็ว แล็ปท็อปพีซีรุ่นใหม่ที่ใช้ 80486 เปิดตัวในปี 1992 ส่งผลให้ PowerBook ซีรีส์ 100 ติดอยู่ที่68030 ที่ล้าสมัย ซึ่งไม่สามารถแข่งขันได้อีกต่อไป และ Apple ไม่สามารถวางจำหน่าย PowerBook ที่ติดตั้ง 68040 ได้จนกระทั่งPowerBook Duo 280และPowerBook 500 ซีรีส์ในปี 1994 ^{[ 17 ] [ 18 ]}

68EC040 เป็นไมโครโปรเซสเซอร์รุ่นหนึ่ง ของ Motorola 68040 ที่ออกแบบมาสำหรับคอนโทรลเลอร์แบบฝังตัว (EC) มันแตกต่างจาก 68040 ตรงที่ไม่มีทั้ง FPU และ MMU ทำให้ราคาถูกกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า 68EC040 ถูกนำไปใช้ในSupervisor Engine I ของสวิตช์ Cisco ซึ่งเป็นหัวใจหลักของรุ่น 2900, 2948G, 2980G, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500 และ 7600

68LC040 เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ รุ่น ราคาประหยัดของ Motorola 68040 ที่ไม่มีหน่วยประมวลผลทศนิยม (FPU) ทำให้ราคาถูกกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า แม้ว่า CPU รุ่นใหม่นี้จะมีคุณสมบัติคล้ายกับ Motorola 68030 มากขึ้น แต่ก็ยังคงมีแคชและไปป์ไลน์ของ 68040 อยู่จึงทำให้เร็วกว่า 68030 อย่างเห็นได้ชัด

การแก้ไขหน้ากากบางแบบของ 68LC040 มีข้อบกพร่องที่ทำให้ชิปทำงานไม่ถูกต้องเมื่อใช้ ซอฟต์แวร์ จำลอง FPU ตามเอกสารแก้ไขข้อผิดพลาดของ Motorola ^{[ 19 ]}ชิปใดๆ ที่มีชุดหน้ากาก 2E71M หรือใหม่กว่าจะไม่มีข้อบกพร่องนี้ หน้ากากใหม่นี้เปิดตัวในช่วงกลางปี ​​1995 และเปลี่ยนชิป 68LC040 เป็นสถานะ MC ^{[ 20 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การแก้ไขที่ผิดพลาดมักพบใน คอมพิวเตอร์ Apple Macintosh ที่ใช้ 68LC040 ชิปที่มีชุดมาสก์ 2E23G (ตามที่ใช้ใน LC 475) ได้รับการยืนยันแล้วว่ามีข้อบกพร่อง ข้อบกพร่องดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการเขียนที่ค้างอยู่สูญหายไปเมื่อเกิดข้อยกเว้น F-line ^{[ 21 ]} 68040 ไม่สามารถอัปเดตไมโครโค้ดได้ในลักษณะเดียวกับชิป x86 รุ่นใหม่ ซึ่งหมายความว่าวิธีเดียวที่จะใช้ซอฟต์แวร์ที่ต้องการฟังก์ชันจุดลอยตัวคือการเปลี่ยน 68LC040 ที่มีข้อบกพร่องด้วยเวอร์ชันที่ใหม่กว่า หรือ 68040 ทั้งหมด

• รายชื่อรุ่น Mac แบ่งตามประเภท CPU

• Savard, John JG (2018) [2007]. "มาตรฐานจุดลอยตัวทศนิยม" . quadibloc . รูปแบบจุดลอยตัวทศนิยมล่าสุดอื่นๆ. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม 2018 . สืบค้นเมื่อ16 กรกฎาคม 2018 .

• หน้าสรุปข้อมูลผลิตภัณฑ์ MC68040บนWayback Machine (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 4 มีนาคม 2012)
• MC68040V ไมโครโปรเซสเซอร์ 32 บิต พลังงานต่ำ รุ่นที่สาม (PDF)
• คู่มือผู้ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ M68040 (PDF)