Z-80

Zilog Z80   >> Центральный процессор
Микропроцессор Zilog Z80
Производство:	1976
Производитель:	ЦП:	8 МГц — 20 МГц

Процессор Z0840004PSC производства Zilog на плате компьютера Daewoo CPC-300E

Z80 в корпусе QPF

Zilog Z80 — 8-разрядный микропроцессор, разработанный и производимый фирмой 1976 года. Он широко использовался в домашних и персональных компьютерах, а также во встраиваемых и военных системах. Z80, вместе с его наследниками и клонами, составляют одно из наиболее широко использовавшихся семейств микропроцессоров, а также, вместе с семейством MOS Technology 6502, было доминирующим семейством на рынке 8-разрядных компьютеров с 1970-х до середины 1980-х годов.

Zilog предоставляла лицензии на ядро процессора, что позволяло сторонним компаниям производить свои совместимые процессоры без лицензионных отчислений с каждого чипа. В результате этого, Zilog выпустила менее 50 % от всех Z80.

В Советском Союзе были созданы полностью совместимые клоны Z80 — микропроцессоры Т34ВМ1 и КР1858ВМ1. В Восточной Германии производился клон U880; он использовался, в частности, в компьютерах Robotron 1715 и Правец 8М.

Обзор

Архитектура процессора Z80

После ухода из Zilog. К проекту также присоединились интеловский инженер Ральф Уингерманн и японский инженер Масатоши Шима (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
• единственный 5-вольтовый источник питания
• встроенная схема регенерации динамической памяти
• требовалось меньшее количество других микросхем для обслуживания процессора
• значительно меньшая цена

Необычно большое, для 8-ми 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 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; производные от Z80 процессоры Z180 и eZ80 предназначены для частоты 33 и 50 МГц соответственно.

Использование

Z80, в частности, использовался:

• Во многих моделях домашних компьютеров, включая:
  • Amstrad CPC и Amstrad PCW
  • MicroBee
  • Sinclair ZX80 и ZX Spectrum
  • Enterprise-64 и Enterprise-128
  • Компьютеры стандарта игровых автоматов, в качестве центрального либо звукового процессора
  • В игровых приставках Sega Master System и Sega Game Gear
  • В карманных игровых приставках GameBoy, Game Boy Color (в виде упрощённой версии) и Game Boy Advance (как вспомогательный)
  • В калькуляторах серий TI-83/TI-84 фирмы Texas Instruments.
  • В подавляющем большинстве телефонных аппаратов с автоматическим определителем номера (АОН), продаваемых в России в начале-середине 1990-ых годов

  Сопроцессоры

  Для Z80, не имеющего (так же как и i8080) аппаратных команд деления и умножения, в 1979 году фирмой AMD был разработан арифметический сопроцессор am9511 (3-х микронная технология, 32-битная математика, включая вычисления с плавающей точкой над числами в формате 23+7), а год спустя к нему добавился am9512, расширяющий функциональные возможности и добавляющий операции над 64битными числами. Процессоры были основаны на 16битном ALU, использовали обратную польскую нотацию и стек глубиной в четыре шага.

  При использовании комплекта производительность компьютера на математических вычислениях вырастала примерно в 4 раза по сравнению с программными вычислениями на Z80. Умножение двух 32-битных чисел занимало примерно 200 циклов.

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

  См. также

  • ASCII R800

  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.)
  • Страница, где, среди прочего, можно найти материалы по программированию на ассемблере Z80.