Ну, раз шина Z80 и 68k общая, то теоретически вполне возможна совместная работа этих процессоров. Хотя на 100% я не уверен. Это ХардвареМан больше разбирается.

Вот только сомневаюсь, что "двухъядерность" системы для чего-то пригодится, да и не встречал случаев, где Z80 как-то особо эксплуатировался.

Специфический подход у gasega с его Mode7. Но он использует только внешнюю SRAM на картридже (для хранения\чтения текстуры), да и только.