Zilog Z80

Zilog Z80 — 8-бітний мікропроцесор, розроблений фірмою Zilog та випущений у продаж в липні 1976. Він широко використовувався як у персональних комп'ютерах та вбудованих системах, так і для військових потреб. Z80 та його похідні з клонами складають одне з найбільш використовуваних сімейств процесорів усіх часів, та разом з сімейством 6502 домінували на ринку 8-бітних мікропроцесорів з середини 1970-х до середини 1980-х.

Zilog Z80
Zilog Z80, одна з найперших партій (23 тиждень 1976 року)
Роки виробництва: липень 1976
Розробник: Zilog
Виробник(и): Zilogd, Mostekd, Synertekd, STMicroelectronics, NEC, Sharp, Toshiba, Rohmd, GoldStar, Hitachi і National Semiconductor
Макс. частота CPU: 1 МГц – 20 МГц
Техпроцес: 3 мкм
Набір команд: CISC, розширений набір на базі i8080, 158 основних інструкцій
Ядра: 1
Наступник: Zilog Z180
Роз'єм(и):
новітній Zilog Z80

Zilog мала декілька ліцензованих виробників Z80[1], хоча багато країн (особливо СРСР та соцтабір) виробляли власні клони.

Продаж ліцензії Zilog'ом дозволило продуктам маленьких компаній домогтися визнання та конкурувати на світовому ринку з такими гігантами, як Toshiba. Отже, Zilog виробляла менше половини Z80 з моменту його появи. В наступні десятиліття Zilog переорієнтувалася на зростаючий ринок вбудованих систем (для чого спочатку і були створені Z80 та Z180).


Історія

Процесор Z80 був створений, коли один з розробників Intel 8080 Федеріко Фаджин залишив Intel у кінці 1974 і заснував Zilog разом з Ральфом Унгерманном. Вже у липні 1976 вони випустили Z80 на ринок. Він був розроблений для двійкової сумісності з Intel 8080[2], тому що було багато програм для 8080 (наприклад, операційна система CP/M), які могли працювати на Z80 без модифікації. Масатоші Шіма — один з розробників 4004 та 8080, також зробив внесок у розробку.

Переваги Z80 в порівнянні з 8080
  • розширений набір інструкцій: операції з бітами, переміщення блоків, блокові команди вводу/виводу, інструкції пошуку;
  • нові індексні регістри IX та IY з інструкціями прямої база + зсув адресації;
  • поліпшена система переривань;
  • два окремих блока регістрів, між якими можна швидко перемикатись, наприклад, для швидкої реакції на переривання;
  • розширено кількість адресованих портів з 256 до 65536 (16-бітна адресація можлива за допомогою регістра BC);
  • робота від одного 5-вольтового джерела живлення;
  • вбудована схема регенерації динамічної пам'яті;
  • менша кількість мікросхем для обслуговування процесора;
  • значно менша ціна.

Технічні характеристики
Схема розпіновки
  • Дата анонсу: липень 1976 року
  • Тактова частота (МГц): 2,5 — 8 для основної версії; КМОП-версії від 1 (версія Z80L Z8300-1) до 20; короткі команди виконуються за 4 такти.
  • Розрядність регістрів: 8 біт
  • Розрядність шини даних: 8 біт
  • Розрядність шини адреси: 16 біт
  • Обсяг адресованої пам'яті: 64 Кбайт
  • Кількість транзисторів: 8500
  • Техпроцес (нм): 3000 (3 мкм)
  • Розмір кристала: 4,6 на 4,9 мм; площа — 22,54 мм²
  • Напруга живлення: +5 В
  • Корпус: 40-контактний керамічний чи пластиковий DIP, 44-контактний PLCC та PQFP

Варіанти Z80:

  • Z80 — 2,5 МГц
  • Z80A — 4 МГц
  • Z80B — 6 МГц
  • Z80H — 8 МГц

Співпроцесори

Для збільшення продуктивності Z80, у якого, як і i8080, не було апаратних команд ділення і множення, а також команд для роботи над числами з рухомою комою, використовувались співпроцесори.

am9511 і am9512

В 1979 році фірмою AMD для Z80 було розроблено арифметичний співпроцесор am9511 (техпроцес 3 мкм, 32-розрядна математика, додаючи обчислення з рухомою комою над числами в форматі 23+7), а через рік до нього додався am9512, який розширював функціональні можливості і додавав операції над 64-розрядними числами. Процесори засновані на 16-розрядному ALU, використовували зворотню польську нотацію і стек завглибшки 4 кроки.

При використанні комплекту продуктивність комп'ютера на математичних обчисленнях збільшувалась приблизно в 4 рази порівняно з програмними обчисленням на Z80. Множення двох 32-розрядних чисел займало приблизно 200 циклів.

Комплект використовувався в деяких системах з шиною S-100 і ОС CP/M, зокрема, в комп'ютерах фірми NorthStar.

National Semiconductor MM57109N

В 1979 році британська фірма Powertran випустила комп'ютер PSI Comp 80, де спільно з Z80 використовувався математичний співпроцесор National Semiconductor MM57109N з сімейства COP4xx.

Мікропроцесорний комплект

Також до процесора Z80 існують мікросхеми підтримки:

  • Z80PIO (Parallel Input Output) — інтерфейс паралельного вводу-виводу даних, два незалежних двосторонніх канали, корпус DIP40, PLCC44 и PQFP44.
  • Z80CTC (Counter Timer Circuit) — Z0843004, Z0843006, Z84C3006, Z84C3008, Z84C3010 — лічильник/таймер, чотири незалежних канали, корпус DIP28, PLCC44 и PQFP44.
  • Z80SIO (Serial Input Output) — USART інтерфейс користувацького вводу-виводу даних, двоканальний, багатофункціональний, підтримує як синхронний/асинхронний байт-орієнтований протокол IBM Bisync, так і біт-орієнтовані синхронні HDLC і IBM SDLC; підтримує CRC-контроль; корпус DIP40, PLCC44 и PQFP44.
  • Z80DMA (Direct Memory Access) — контролер прямого доступу до пам'яті, одноканальний, корпус DIP40, PLCC44 и PQFP44
  • Z80DART (Dual Asynchronous Receiver/Transmitter) — UART двоканальний асинхронний прийомопередавач.

Радянські та пострадянські аналоги

На кількох радянських заводах було налагоджено виготовлення аналогів Z80: Т34ВМ1, КР1858ВМ1. Деякі заводи займалися тільки корпусуванням готових кристалів, наприклад тайванських чи німецьких U880.

Приклади використання
  • Комп'ютери, як домашнього так і бізнес призначення:
    • Sinclair ZX Spectrum, ZX80, ZX81; SAM Coupé
    • Amstrad CPC, PCW
    • MSX
    • TRS-80
    • Holborn 9100
    • NEC PC-8801
    • Sharp X1, MZ
    • Spectravideo SV-318, SV-328
    • Sega SC-3000
    • Memotech MTX
    • Tatung Einstein
    • Coleco Adam
    • Enterprise 64, Enterprise 128
    • Sord M5
    • Robotron 1715, A 5120, KC 85, KC 87
    • Osborne 1
    • Kaypro II
    • Cambridge Z88
    • Алеста
    • Компаньйон
    • Galaksija
    • MicroBee
    • Jupiter ACE
    • Багато комп'ютерів і терміналів на CP/M
    • Commodore 128 (як вторинний процесор)
    • Деякі комп'ютери мали розширення з Z80 для CP/M: Apple II, BBC Micro, тощо.
  • Ігрові приставки:
  • Портативні ігрові консолі:
  • Ігрові автомати, як центральний або звуковий процесор
  • Жорсткі диски
  • Модеми
  • Калькулятори Texas Instruments серій: TI-73, TI-81, TI-82, TI-83, TI-84, TI-85, TI-86
  • Принтери, наприклад Robotron CM6329M
  • Факси
  • Копіювальні апарати
  • Алкотестери
  • Термінали для кредитних карток
  • Телефони з АВН, що продавалися в Росії в 1990-х
  • Промислові роботи
  • Електронне музичне обладнання
  • Різноманітні прилади, в тому числі військового призначення

Див. також
  • Smaky
  • ASCII R800
  • BDS C
  • Т34ВМ1 и Т34ВГ1

Примітки
  1. Клони Zilog Z80(рос.)
  2. Brock, Gerald W. (2003). The second information revolution. Harvard University Press. ISBN 978-0-674-01178-6.

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.