Zilog Z80

Z Multimediaexpo.cz

LQFP verze procesoru Z80
Klon vyráběný firmou SHARP
T34BM1, sovětský klon Z80
První jasná propagace procesoru Z80 v květnu 1976.

Zilog Z80 je osmibitový mikroprocesor, který vyráběla firma Zilog od roku 1976. Jednalo se o funkční zdokonalení procesoru Intel 8080.

Struktura

Struktura registrů i instrukční sada vycházely z architektury procesoru Intel 8080 a až na drobnosti byly zpětně kompatibilní. Jako rozšíření byly dodány další dva indexové registry (IX, IY), celá sada 8/16 bitových registrů byla zdvojena (AF', BC', HL') a přibyly nové instrukce, využívající tyto registry, instrukce hromadných přesunů dat a instrukce pro přístup k jednotlivým bitům paměti.

Stručná historie použití

Z80 se objevil, když Federico Faggin, po práci na procesoru Intel 8080, opustil společnost Intel a na konci roku 1974 vstoupil do firmy Zilog. Společně s Raplhem Ungermanem uvedli v červenci 1976 procesor Z80 na trh. Byl navržen aby byl zpětně kompatibilní s procesorem Intel 8080, zejména CP/M operační systém mohl fungovat bez jakýchkoli dalších úprav. K vývoji procesoru Z80 přispěl také další z návrhářů procesorů Intel 4004 a 8080, Masatoshi Shima.

Patrně nejslavnější použití a boom přinesla procesoru řada domácích počítačů Sinclair ZX Spectrum. Později ho firma SEGA nasadila v herních konzolích Master System a Game Gear. Firma Nintendo použila v konzolích Game Boy a Game Boy Color klon procesoru Z80 od firmy Sharp.

Procesor Z80 byl také použit v japonském domácím počítači Sord M5.

V Československu byly na základě Z80 vyráběny počítače Ondra a Didaktik.

V současnosti je Z80 stále používán např. ve vestavěných systémech, mikrokontrolérech nebo v elektronice (například programovatelné kalkulátory, tiskárny, syntezátory či MP3 přehrávače atd.)

Z80 nabízí mnoho skutečných vylepšení oproti 8080

  • Rozšířená instrukční sada obsahující blokové operace, manipulace s bity a relativní skoky
  • Nové indexové registry IX a IY s podporovou adresování base+offset
  • Lepší systém přerušení
    • Více automatický a obecný vektorizovaný systém přerušení, mode 2, stejně jako pevný vektor přerušení systému, mode 1, pro jednoduchý systém s minimálním hardwarem (mode 0 je 8080-kompatibilní).
    • Nemaskovatelné přerušení (NMI – Non Maskable Interrupt), může být použito v případě výpadku napájení a/nebo při jiné události s vysokou prioritou (umožňuje minimalistickému systému Z80 snadno implementovat dvouúrovňové schéma přerušení v mode 1).
    • Dva soubory registrů, mezi kterými lze rychle přepínat, což umožňuje zrychlit reakci na přerušení.
  • Menší požadavky hardwaru.
    • Jeden 5V zdroj napájení (procesor 8080 potřeboval +5V/-5V/+12V).
    • Jednofázové 5V hodiny (procesor 8080 potřeboval dvoufázový generátor hodin s vysokou amplitudou).
    • Vestavěný obnovovací mechanismus pro paměti DRAM, který se jinak musí řešit externími obvody.
    • Nemultiplexová sběrnice

Z80 vystřídal procesor 8080 a jeho nástupce 8085, na trhu s procesory a stal se jedním z nejpopulárnějších 8bitových CPU. Možná, že klíčem, který zapříčinil úspěch procesoru Z80 byl zabudovaný DRAM refresh a ostatní funkce, které dovolovaly systému aby byl postaven s menším počtem podpůrných čipů (později, většinu Z80 systémů představovaly vestavěné systémy, které typicky používaly statickou RAM, a proto nepotřebovaly tento refresh).

Podle originálního designu NMOS se určená horní hranice frekvence postupně zvyšuje z původních 2,5 MHz, přes dobře známé 4 MHz (Z80A), až na 6 MHz (Z80B) a 8 MHz (Z80H). CMOS verze byla také vyvinuta se stanovenými limity frekvencí v rozsahu od 4 MHz až do 20 MHz pro verzi, která se prodává dnes. CMOS verze také umožňovala spánek s nízkou spotřebou se zachováním vnitřních stavů (nemá žádnou dolní hraniční frekvenci). Plně kompatibilní s deriváty HD64180/Z180 a eZ80, ty jsou v současné době určené až pro 33 MHz a 50 MHz.

Externí odkazy


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Zilog Z80
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Zilog Z80
Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Zilog_Z80“