MC68020
MC68020 には、新たにコプロセッサインターフェースが搭載された。これにより、最大8個のコプロセッサを接続できる。メインCPUは「Fライン命令」(オペコードの先頭4ビットが全て1の命令)を認識すると、特別なバスサイクルでコプロセッサとやり取りし、その命令をコプロセッサに実行させる。コプロセッサとしては、メモリ管理ユニット(MMU)MC68841/MC68851 や浮動小数点数演算装置 (FPU)MC68881/MC68882 が用意された。MMUはCPU1つに対して1つだけ接続可能。FPUは原理的には複数個接続可能だが、通常は1つだけ接続した。コプロセッサとの接続は非同期バスで行われるため、メインプロセッサと同じ周波数のコプロセッサでなくても動作した。
新たな命令としては、スーパーバイザモードについてのいくつかの改善と拡張、マルチプロセッシングシステムのソフトウェア制御のためのいくつかの命令(68060では削除された)、高級言語サポートのためのいくつかの命令(あまり使われず、以降の68kプロセッサでは削除された)、32ビット整数同士の掛け算(結果は64ビット)、64ビット数値を32ビット数値で割る割り算(結果は32ビットの商と余り)、ビットフィールド操作命令がある。
68000にも「スーパーバイザモード」があったが、特権モードで保護しなければならない 'MOVE from SR' という命令が非特権モードで実行可能だったためPopekとGoldbergの仮想化要件を満たしていなかった。68010以降、これが特権保護されるようになり、仮想化ソフトウェアをサポートしやすくなった。
なお、F(1111)ラインエミュレータにおいて、メモリを参照するオペコードを実行した場合、メモリーへの投機実行が行われる。この為、1111ラインエミュレータにシステムコールを配置したOS(例えばシャープ/ハドソン Human68kのVer.2.0以前)では予期せぬメモリアクセスによってバスエラーが発生するという問題が生じた。この問題はA(1010)ラインエミュレータでは発生しない。