WikiSort.ru - Не сортированное

Zilog Z80
Центральный процессор
Микропроцессор Zilog Z80, одна из самых ранних реализаций (23 неделя 1976 года)
Производство	июль 1976
Производитель	Zilog, Mostek, SGS, NEC, Sharp, National Semiconductor, Hitachi
Частота ЦП	1—20 МГц
Технология производства	NMOS, CMOS, 3 мкм
Наборы инструкций	расширенный набор на основе i8080, 158 основных инструкций, CISC
Разъём	DIP40, PLCC44, PQFP44
Zilog Z180 →

Zilog Z80 — 8-разрядный микропроцессор, разработанный и производившийся фирмой Zilog 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.^[1] Некоторые компании производили аналоги, не имея официальной лицензии (в основном, в Восточной Европе). В результате Zilog выпустила менее 50 % от всех произведённых Z80.

Обзор

После ухода из Intel Федерико Фаджин основал компанию Zilog. К проекту присоединились Ральф Уингерманн (инженер из Intel) и Масатоси Сима (японский инженер, один из создателей Intel 4004). Команда Фэггина 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 большая часть старого кода работала на новом процессоре без изменений, в частности — операционная система CP/M.

Z80 имел ряд улучшений по сравнению с 8080:

• расширенный набор команд, включая побитовые операции, поблочное копирование, поблочный ввод-вывод, инструкции поиска
• новые регистры IX и IY, и инструкции для них
• новые режимы прерываний
• два отдельных блока регистров, между которыми можно быстро переключаться, например, для быстрой реакции на прерывания
• работа от одного пятивольтового источника питания
• встроенная схема регенерации динамической памяти
• меньшее количество других микросхем для обслуживания процессора
• значительно меньшая цена

Необычно большое для 8-разрядного процессора количество процессорных регистров позволяло в ряде случаев строить схемы микроконтроллеров вообще без ОЗУ, используя, например, бо́льшую часть «альтернативного» набора регистров для оперативного запоминания данных.

Благодаря этим преимуществам Z80 быстро опередил 8080 на рынке, и в итоге стал одним из самых популярных 8-разрядных процессоров.

Первые опытные образцы кристаллов Z80 датированы 23 неделей 1976 года (первая половина июня).

Первые модели Z80 работали на тактовой частоте 2,5 МГц, со временем максимальная частота для первоначального дизайна была доведена до 8 МГц, и до 20 МГц в КМОП-версии, минимальная частота составляла порядка 1 МГц.

Z80 получил развитие в виде совместимых (в основном) с ним процессоров: Z180, Z800, Z280, Z380 и eZ80 (англ.). Помимо Zilog, другие компании тоже выпускали процессоры частично совместимые с Z80, например ASCII R800.

Технические характеристики

• Дата анонса: июль 1976 года
• Тактовая частота (МГц): 2,5 — 8 для основной версии; КМОП-версии от 1 (версия Z80L Z8300-1) до 20; короткие команды исполняются за 4 такта.
• Разрядность регистров: 8 бит
• Разрядность шины данных: 8 бит
• Разрядность шины адреса: 16 бит
• Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
• Количество транзисторов: 8500
• Техпроцесс (нм): 3000 (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

Сопроцессоры

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

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

На нескольких заводах был налажен выпуск аналогов Z80: Т34ВМ1, КР1858ВМ1. Некоторые заводы занимались только корпусированием готовых кристаллов, например тайваньских или немецких U880^[de].

Использование

• Компьютеры, как домашнего так и бизнес-применения:
  • Sinclair ZX Spectrum, ZX80, ZX81; SAM Coupé
  • Amstrad CPC, PCW
  • MSX
  • TRS-80
  • NEC PC-8801
  • Sharp X1, MZ
  • Spectravideo SV-318, SV-328
  • Sega SC-3000
  • Memotech MTX
  • Tatung Einstein
  • Coleco Adam
  • Enterprise 128, Enterprise 64
  • Sord M5
  • Robotron 1715, A 5120^[de], KC 85, KC 87
  • Osborne 1
  • Kaypro II
  • Cambridge Z88
  • Алеста
  • Компаньон
  • Galaksija
  • MicroBee
  • Jupiter ACE
  • Многие компьютеры и терминалы на CP/M
  • Commodore 128 (как вторичный ЦПУ)
  • Некоторые компьютеры имели расширение с Z80 для CP/M: Apple II, BBC Micro, и др.
• Игровые приставки:
  • ColecoVision
  • Sega SG-1000
  • Sega Master System
  • Sega Megadrive (как вспомогательный)
  • Neo Geo (как вспомогательный)
• Портативные игровые консоли:
  • Game Boy
  • Game Gear
  • Sega Nomad (как вспомогательный)
  • Game Boy Color
  • Game Boy Advance (как вспомогательный)
• Игровые автоматы, в качестве центрального либо звукового процессора
• Жёсткие диски
• Модемы
• Калькуляторы Texas Instruments серий: TI-73, TI-81, TI-82, TI-83, TI-84, TI-85, TI-86
• Принтеры, например Robotron CM6329M
• Факсы
• Копировальные аппараты
• Алкотестеры
• Терминалы для кредитных карт
• Телефоны с АОН, продававшиеся в России в 1990-х
• Промышленные роботы
• Электронное музыкальное оборудование
• Разные приборы, в том числе военного назначения

См. также

• ASCII R800
• BDS C
• Т34ВМ1 и Т34ВГ1

Примечания

Ссылки

• www.z80.info (англ.)
• Неплохая книжечка со всеми необходимыми данными по микропроцессору Zilog Z80 (рус.)
• Транслятор к отладчику микропроцессора Zilog Z80 (рус.)
• Полная система команд Z80, включая недокументированные (рус.)
• Информация о продуктах семейства Z80 на сайте Zilog. (англ.)
• Материалы по программированию на ассемблере Z80.

Для улучшения этой статьи желательно: Проставив сноски, внести более точные указания на источники.