Interested Article - Zilog Z80

marybeth
  • 2021-05-05
  • 1

Процессор Z0840004PSC производства Zilog на плате компьютера Daewoo CPC-300E
Z80 в корпусе QFP

Zilog Z80 — 8-разрядный микропроцессор , разработанный фирмой Zilog и производившийся с 1976 года . Широко использовался в персональных компьютерах, во встраиваемых и военных системах. Z80 вместе с 6502 были доминирующими ЦПУ на рынке 8-разрядных компьютеров с середины 1970-х до середины 1980-х годов. Z80 и его наследники — одни из наиболее распространённых семейств микропроцессоров.

Zilog предоставляла лицензии на ядро процессора, что позволяло другим компаниям производить совместимые аналоги . Некоторые компании производили аналоги, не имея официальной лицензии (в основном, в Восточной Европе). В результате Zilog выпустила менее 50 % от всех произведённых Z80.

Обзор

Архитектура процессора Z80

После ухода из Intel Федерико Фаджин основал компанию Zilog. К проекту присоединились (инженер из Intel) и Масатоси Сима (японский инженер, один из создателей Intel 4004 ). Команда Фаджина сразу же принялась за разработку нового процессора, взяв за основу Intel 8080 , выпущенный незадолго перед этим. Новый CPU создавался бинарно совместимым с 8080, так что код для этого процессора мог работать на новом процессоре, в том числе и операционная система CP/M .

Z80 имел ряд улучшений по сравнению с 8080:

  • расширенный набор команд, включая побитовые операции, блочное копирование, блочный ввод-вывод, инструкции поиска
  • новые регистры IX и IY, R, I и инструкции для них
  • два блока рабочих регистров, между которыми можно быстро переключаться, например, для быстрой реакции на прерывания
  • новые режимы прерываний (делающие ненужным применение контроллера прерываний 8259)
  • встроенный системный контроллер, делающий ненужным использование внешнего (как у 8080)
  • работа от одного источника питания
  • встроенная схема регенерации динамической памяти
  • меньшее количество микросхем обрамления, в итоге — меньшая цена полнофункциональной МП-системы (хотя сам процессор дороже, чем 8080)

В несколько раз большее, чем обычно у 8-разрядных процессоров, число регистров (РОН) позволяло строить на Z80 микроконтроллеры вообще без ОЗУ, используя «альтернативные» регистры для оперативного хранения данных (потому на Z80 легко писать тесты ОЗУ, а как примеры изделий на Z80 без ОЗУ можно упомянуть часы с развитым функционалом и контроллеры клавиатуры).

Первые опытные образцы кристаллов Z80 датированы 23 неделей 1976 года (первая половина июня). Первые модели Z80 имели предельную тактовую частоту в 2,5 МГц, к 1981 году максимальная частота была доведена до 8 МГц, с середины 1990-х годов выпускаются КМОП-версии с частотным рядом 8, 10 и 20 МГц. Хотя (чтобы встроенный преобразователь напряжения подложки нормально работал) считается, что минимальный такт не должен быть ниже сотен килогерц, но в реальности Z80 работает при такте всего 2 КГц (это известный метод отладки), а для КМОП-версий такт может быть доведён до нуля без потери данных.

Z80 получил развитие в виде совместимых (в основном) с ним процессоров: Z180 , Z800 , Z280 , Z380 и . Помимо Zilog, другие компании тоже выпускали процессоры, частично совместимые с Z80, например ASCII R800 .

Технические характеристики

Схема распиновки
  • Дата анонса: июль 1976 года
  • Максимальная тактовая частота: 2,5—8 МГц; КМОП-версии до 20 МГц
  • Разрядность регистров : 8 бит
  • Разрядность шины данных : 8 бит
  • Разрядность шины адреса : 16 бит
  • Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
  • Количество транзисторов: 8500
  • Техпроцесс: 3000 нм (3 мкм)
  • Размер кристалла: 4,6 на 4,9 мм; площадь — 22,54 мм²
  • Напряжение питания: +5 В
  • Корпус: 40-контактный керамический или пластмассовый DIP , 44-контактный PLCC и PQFP

Варианты Z80:

  • Z80 — 2,5 МГц
  • Z80A — 4 МГц
  • Z80B — 6 МГц
  • Z80H — 8 МГц
  • Z840020 — 20 МГц

Сопроцессоры

Для увеличения производительности Z80, не имеющего, как и i8080, команд целочисленного деления и умножения, а также команд для работы над числами с плавающей запятой, иногда использовались сопроцессоры.

am9511 и am9512

В 1979 году фирма AMD разработала пригодный и для Z80 арифметический сопроцессор am9511 (трёхмикронная технология, 32-разрядная математика, включая вычисления с плавающей запятой над числами в формате 23+7), а год спустя к нему добавился am9512, расширяющий функциональные возможности и добавляющий операции над 64-разрядными числами. Процессоры были основаны на 16-разрядном ALU , использовали обратную польскую нотацию и стек глубиной в четыре шага.

При использовании комплекта производительность компьютера на математических вычислениях вырастала вчетверо по сравнению с программными вычислениями на Z80. Умножение двух 32-разрядных чисел занимало около двухсот циклов, 64-разрядных — до 1800 циклов .

Комплект использовался в некоторых S-100 CP/M системах, в частности, в компьютерах фирмы NorthStar.

National Semiconductor MM57109N

В 1979 году британская фирма выпустила компьютер , где совместно с Z80 использовался математический сопроцессор National Semiconductor MM57109N из семейства COP4xx.

Микропроцессорный комплект

Помимо процессора Z80, к нему существуют микросхемы поддержки:

  • Z80PIO (Parallel Input Output) — интерфейс параллельного ввода-вывода, два независимых двухсторонних канала, корпуса DIP40, PLCC44 и PQFP44.
  • Z80CTC (Counter Timer Circuit) — Z0843004, Z0843006, Z84C3006, Z84C3008, Z84C3010 — счётчик/таймер, четыре независимых канала, корпуса DIP28, PLCC44 и PQFP44.
  • Z80SIO (Serial Input Output) — USART интерфейс последовательного ввода-вывода, двухканальный, многофункциональный, поддерживает как синхронный/асинхронный байт-ориентированный протокол IBM Bisync, так и бит-ориентированные синхронные HDLC и IBM SDLC; поддерживается CRC-контроль; корпуса DIP40, PLCC44 и PQFP44.
  • Z80DMA (Direct Memory Access) — контроллер прямого доступа к памяти, одноканальный, корпуса DIP40, PLCC44 и PQFP44
  • Z80DART (Dual Asynchronous Receiver/Transmitter) — UART двухканальный асинхронный приёмопередатчик.

Советские и постсоветские аналоги

UB880D — полный немецкий аналог Z80 , изготовленный по n-MOS технологии (2,5 МГц)

На нескольких заводах был налажен выпуск аналогов Z80: Т34ВМ1 , КР1858ВМ1 . Некоторые заводы занимались только корпусированием готовых кристаллов, например тайваньских или немецких .

Использование

См. также

Примечания

  1. . Дата обращения: 6 августа 2013. 3 февраля 2016 года.
  2. (PDF) 4(7-94). Advanced Micro Devices, Inc. (1981). Дата обращения: 26 декабря 2019. 26 декабря 2019 года.
  3. Kramer M., Wuertenberger S. Datenbuch Mikrorechner-schaltkreise. — Berlin : Militaerverlag der DDR, 1989. — 368 c. — ISBN 3-327-00683-0

Ссылки

  • (англ.)
  • (рус.)
  • (рус.)
  • (рус.)
  • (англ.)
Источник —

marybeth
  • 2021-05-05
  • 1
  • Tags:

Same as Zilog Z80

The title for the last searches