Zilog Z80

Поделись знанием:
(перенаправлено с «Z80»)
Перейти к: навигация, поиск
     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 Z80 — 8-разрядный микропроцессор, разработанный и производимый 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.

am9511 и am9512

В 1979 году фирма AMD разработала 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.

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

National Semiconductor MM57109N

В 1979 году британская фирма Powertran выпустила компьютер PSI Comp 80, 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

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

Использование

См. также

Напишите отзыв о статье "Zilog Z80"

Примечания

  1. ↑ [speccy.info/Zilog_Z80#Клоны Клоны Zilog Z80]

Ссылки

  • [www.z80.info www.z80.info] (англ.)
  • [docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=1bWA1PRC_FXNh-xHfb7d2bBbu-lcossDZbArXrmZPPBZr2hPkciKMOpu-KJbJ&hl=en Неплохая книжечка со всеми необходимыми данными по микропроцессору Zilog Z80] (рус.)
  • [trd.speccy.cz/sbor/ASM80WIN.ZIP Транслятор к отладчику микропроцессора Zilog Z80] (рус.)
  • [emuverse.ru/wiki/Zilog_Z80/Система_команд Полная система команд Z80, включая недокументированные]  (рус.)
  • [www.zilog.com/products/xq/asp/fam.220/qx/family.htm Информация о продуктах семейства Z80 на сайте Zilog.] (англ.)
  • [trd.speccy.cz/book.htm Материалы по программированию на ассемблере Z80.]


<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение

 Для улучшения этой статьи желательно?:
  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Серия Z80
Z80 • Z180 • Z280 • Z380 • Z800 • eZ80
Серия Z8000
Микроконтроллеры
Z8 • ZE32
Совместимые с Z80

Отрывок, характеризующий Zilog Z80

– В комитет о воинском уставе, и мною представлено о зачислении вашего благородия в члены. Только без жалованья.
Князь Андрей улыбнулся.
– Я и не желаю.
– Без жалованья членом, – повторил Аракчеев. – Имею честь. Эй, зови! Кто еще? – крикнул он, кланяясь князю Андрею.


Ожидая уведомления о зачислении его в члены комитета, князь Андрей возобновил старые знакомства особенно с теми лицами, которые, он знал, были в силе и могли быть нужны ему. Он испытывал теперь в Петербурге чувство, подобное тому, какое он испытывал накануне сражения, когда его томило беспокойное любопытство и непреодолимо тянуло в высшие сферы, туда, где готовилось будущее, от которого зависели судьбы миллионов. Он чувствовал по озлоблению стариков, по любопытству непосвященных, по сдержанности посвященных, по торопливости, озабоченности всех, по бесчисленному количеству комитетов, комиссий, о существовании которых он вновь узнавал каждый день, что теперь, в 1809 м году, готовилось здесь, в Петербурге, какое то огромное гражданское сражение, которого главнокомандующим было неизвестное ему, таинственное и представлявшееся ему гениальным, лицо – Сперанский. И самое ему смутно известное дело преобразования, и Сперанский – главный деятель, начинали так страстно интересовать его, что дело воинского устава очень скоро стало переходить в сознании его на второстепенное место.
Князь Андрей находился в одном из самых выгодных положений для того, чтобы быть хорошо принятым во все самые разнообразные и высшие круги тогдашнего петербургского общества. Партия преобразователей радушно принимала и заманивала его, во первых потому, что он имел репутацию ума и большой начитанности, во вторых потому, что он своим отпущением крестьян на волю сделал уже себе репутацию либерала. Партия стариков недовольных, прямо как к сыну своего отца, обращалась к нему за сочувствием, осуждая преобразования. Женское общество, свет , радушно принимали его, потому что он был жених, богатый и знатный, и почти новое лицо с ореолом романической истории о его мнимой смерти и трагической кончине жены. Кроме того, общий голос о нем всех, которые знали его прежде, был тот, что он много переменился к лучшему в эти пять лет, смягчился и возмужал, что не было в нем прежнего притворства, гордости и насмешливости, и было то спокойствие, которое приобретается годами. О нем заговорили, им интересовались и все желали его видеть.
На другой день после посещения графа Аракчеева князь Андрей был вечером у графа Кочубея. Он рассказал графу свое свидание с Силой Андреичем (Кочубей так называл Аракчеева с той же неопределенной над чем то насмешкой, которую заметил князь Андрей в приемной военного министра).
– Mon cher, [Дорогой мой,] даже в этом деле вы не минуете Михаил Михайловича. C'est le grand faiseur. [Всё делается им.] Я скажу ему. Он обещался приехать вечером…
– Какое же дело Сперанскому до военных уставов? – спросил князь Андрей.
Кочубей, улыбнувшись, покачал головой, как бы удивляясь наивности Болконского.
– Мы с ним говорили про вас на днях, – продолжал Кочубей, – о ваших вольных хлебопашцах…
– Да, это вы, князь, отпустили своих мужиков? – сказал Екатерининский старик, презрительно обернувшись на Болконского.
– Маленькое именье ничего не приносило дохода, – отвечал Болконский, чтобы напрасно не раздражать старика, стараясь смягчить перед ним свой поступок.
– Vous craignez d'etre en retard, [Боитесь опоздать,] – сказал старик, глядя на Кочубея.
– Я одного не понимаю, – продолжал старик – кто будет землю пахать, коли им волю дать? Легко законы писать, а управлять трудно. Всё равно как теперь, я вас спрашиваю, граф, кто будет начальником палат, когда всем экзамены держать?
– Те, кто выдержат экзамены, я думаю, – отвечал Кочубей, закидывая ногу на ногу и оглядываясь.
– Вот у меня служит Пряничников, славный человек, золото человек, а ему 60 лет, разве он пойдет на экзамены?…
– Да, это затруднительно, понеже образование весьма мало распространено, но… – Граф Кочубей не договорил, он поднялся и, взяв за руку князя Андрея, пошел навстречу входящему высокому, лысому, белокурому человеку, лет сорока, с большим открытым лбом и необычайной, странной белизной продолговатого лица. На вошедшем был синий фрак, крест на шее и звезда на левой стороне груди. Это был Сперанский. Князь Андрей тотчас узнал его и в душе его что то дрогнуло, как это бывает в важные минуты жизни. Было ли это уважение, зависть, ожидание – он не знал. Вся фигура Сперанского имела особенный тип, по которому сейчас можно было узнать его. Ни у кого из того общества, в котором жил князь Андрей, он не видал этого спокойствия и самоуверенности неловких и тупых движений, ни у кого он не видал такого твердого и вместе мягкого взгляда полузакрытых и несколько влажных глаз, не видал такой твердости ничего незначащей улыбки, такого тонкого, ровного, тихого голоса, и, главное, такой нежной белизны лица и особенно рук, несколько широких, но необыкновенно пухлых, нежных и белых. Такую белизну и нежность лица князь Андрей видал только у солдат, долго пробывших в госпитале. Это был Сперанский, государственный секретарь, докладчик государя и спутник его в Эрфурте, где он не раз виделся и говорил с Наполеоном.
Сперанский не перебегал глазами с одного лица на другое, как это невольно делается при входе в большое общество, и не торопился говорить. Он говорил тихо, с уверенностью, что будут слушать его, и смотрел только на то лицо, с которым говорил.
Князь Андрей особенно внимательно следил за каждым словом и движением Сперанского. Как это бывает с людьми, особенно с теми, которые строго судят своих ближних, князь Андрей, встречаясь с новым лицом, особенно с таким, как Сперанский, которого он знал по репутации, всегда ждал найти в нем полное совершенство человеческих достоинств.
Сперанский сказал Кочубею, что жалеет о том, что не мог приехать раньше, потому что его задержали во дворце. Он не сказал, что его задержал государь. И эту аффектацию скромности заметил князь Андрей. Когда Кочубей назвал ему князя Андрея, Сперанский медленно перевел свои глаза на Болконского с той же улыбкой и молча стал смотреть на него.
– Я очень рад с вами познакомиться, я слышал о вас, как и все, – сказал он.
Кочубей сказал несколько слов о приеме, сделанном Болконскому Аракчеевым. Сперанский больше улыбнулся.
– Директором комиссии военных уставов мой хороший приятель – господин Магницкий, – сказал он, договаривая каждый слог и каждое слово, – и ежели вы того пожелаете, я могу свести вас с ним. (Он помолчал на точке.) Я надеюсь, что вы найдете в нем сочувствие и желание содействовать всему разумному.
Около Сперанского тотчас же составился кружок и тот старик, который говорил о своем чиновнике, Пряничникове, тоже с вопросом обратился к Сперанскому.
Князь Андрей, не вступая в разговор, наблюдал все движения Сперанского, этого человека, недавно ничтожного семинариста и теперь в руках своих, – этих белых, пухлых руках, имевшего судьбу России, как думал Болконский. Князя Андрея поразило необычайное, презрительное спокойствие, с которым Сперанский отвечал старику. Он, казалось, с неизмеримой высоты обращал к нему свое снисходительное слово. Когда старик стал говорить слишком громко, Сперанский улыбнулся и сказал, что он не может судить о выгоде или невыгоде того, что угодно было государю.
Поговорив несколько времени в общем кругу, Сперанский встал и, подойдя к князю Андрею, отозвал его с собой на другой конец комнаты. Видно было, что он считал нужным заняться Болконским.
– Я не успел поговорить с вами, князь, среди того одушевленного разговора, в который был вовлечен этим почтенным старцем, – сказал он, кротко презрительно улыбаясь и этой улыбкой как бы признавая, что он вместе с князем Андреем понимает ничтожность тех людей, с которыми он только что говорил. Это обращение польстило князю Андрею. – Я вас знаю давно: во первых, по делу вашему о ваших крестьянах, это наш первый пример, которому так желательно бы было больше последователей; а во вторых, потому что вы один из тех камергеров, которые не сочли себя обиженными новым указом о придворных чинах, вызывающим такие толки и пересуды.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Zilog_Z80&oldid=80865299»