- Drukuj
- 26 Jan 2023
- Hardware
- 8288 czytań
- 0 komentarzy
Tekst został opublikowany w Zin80 #4
by Steev
Zilog Z80 CPU, rok produkcji 1976
PIERWSZYM BYŁ…
Kalkulator. Nazywał się Olivetti Programma 101. Ważył 35,5 kg, jego elektronika została złożona z elegancko się prezentujących modułów RTL (ang. resistor-transistor logic), zawierał 10 rejestrów okupujących oszałamiające 240 bajtów pamięci, był jednym z pierwszych kalkulatorów programowalnych na rynku, był wspaniałym osiągnięciem technologicznym… i nie miał absolutnie nic wspólnego z Z80.
Olivetti Programma 101
Museo Scienza e Technologia Milano
Był za to jednym z kamyczków które wywołały prawdziwą mikroelektroniczną lawinę.
W roku 1969, cztery lata po pojawieniu się na rynku P101, japońska firma Busicom postanowiła stworzyć swój własny kalkulator w oparciu o architekturę kalkulatora Olivetti. Inżynierowie Busicoma, między innymi Masatoshi Shima, opracowali wszystko w najdrobniejszych szczegółach, po czym zwrócili się z prośbą o wykonanie układów dla swojego kalkulatora do znanego już producenta układów scalonych (głównie pamięci), firmy Intel. Inżynierowie Intela uznali projekt Busicom za zbyt skomplikowany – wymagałby wielu układów (samo CPU składało się z trzech), niektóre w obudowach nawet czterdziestonóżkowych – i zaproponowali własne rozwiązanie. Zamiast gromady specjalizowanych układów, nowy projekt składał się jedynie z czterech: pamięci dynamiczniej RAM i pamięci stałej ROM, rejestru przesuwnego oraz jednostki centralnej. I wszystko mieściło się w stosowanych przez Intel szesnastonóżkowych obudowach!
Był pomysł. Shima i Mazor opracowali nową architekturę. Nie było jednak nikogo kto potrafiłby ją wyrzeźbić w krzemie. Dlatego w 1970 roku do ekipy Intela dołączył Federico Faggin.
W wieku 19 lat Faggin rozpoczął pracę w Olivetti R&D Labs (pamiętacie jeszcze P101? To ich dzieło). Po kilku latach przeniósł się do Fairchild Semiconductor, gdzie opracował wraz z kolegami technologię SGT (ang. Silicon Gate Technology), która to technologia stała się podstawą tworzenia wszelkich nowoczesnych układów NMOS i CMOS. Jego wiedza i zaangażowanie pozwoliły w krótkim czasie stworzyć najbardziej zaawansowany układ tamtych czasów, który przeszedł do historii jako Intel i4004... i który miał niewiele wspólnego z Z80.
I nie tylko z Z80. I4004, pierwszy komercyjnie dostępny mikroprocesor, nie jest w zasadzie bezpośrednim przodkiem późniejszych procesorów Intela. Zmodyfikowana architektura harwardzka, szesnaście rejestrów (R0-R15) i sprzętowy, trójpoziomowy stos w niczym nie przypominają struktury wewnętrznej rodziny x86. I4004 ma jednak słuszny powód do dumy, ponieważ seria MCS-4, którą zapoczątkował, dała podstawy do stworzenia MCS-40, a później rodzin mikrokontrolerów MCS-48 i MCS-51. A te odniosły ogromny komercyjny sukces, zdobyły szaloną popularność i w tej czy innej odmianie są produkowane przez wiele firm aż do dzisiaj.
DRUGIM BYŁ…
Terminal. W 1969 (znów!) roku firma Computer Terminal Corporation (CTC) rozpoczęła pracę nad następcą swojego doskonałego terminala Datapoint 3300. Następca miał nosić nazwę Datapoint 2200 i miał być ze wszech miar uniwersalny. Na tamte czasy pomysł był wręcz rewolucyjny – zamiast zaszyć całą logikę terminala w elektronice, powinna ona być ładowana z taśmy lub dysku. W ten sposób dostosowanie terminala do nowego systemu komputerowego sprowadzało się do napisania krótkiego programu. CTC opracowało wszystko w szczegółach i zwróciło się do dwóch firm – Texas Instruments (TI) oraz Intel – o stworzenie układu będącego jednostką centralną terminala. Obie firmy zawiodły.
Układ TI TMC1795 nigdy nie pracował poprawnie.
Datapoint 3300
merv-richter.blog
Intel 1201 trafił do zamrażarki, ponieważ wszystkie siły firmy były skupione na i4004. W międzyczasie inżynierowie CTC pokonali swoją największą przeszkodę konstrukcyjną – ciepło i używając zasilacza impulsowego w miejsce tradycyjnego, stworzyli własne rozwiązanie oparte na układach TTL. Intel odmroził w końcu projekt 1201 (nad którym pracował znany nam już Federico Faggin) i przedstawił CTC gotowy produkt. Który został odrzucony. W tym czasie bowiem CTC miał już działającą drugą wersję własnego procesora, zostawiającą 1201 daleko w tyle2.
Datapoint 2200 był uniwersalnym terminalem, a przynajmniej tak był przedstawiany inwestorom, którzy nie lubili zmian, niespodzianek i ryzyka. Miał 2K (wersja I) lub 4K (wersja II) RAM – z możliwością rozbudowy do 8K. Ekran wyświetlający matrycę 80x12 znaków. Dwa napędy taśmowe z ośmiocalową dyskietką jako opcja. Jego CPU w wersji drugiej miało dwa przełączalne banki rejestrów – każdy z nich zawierał cztery bity flag, akumulator, rejestry B, C, D, E i parę rejestrów H L które mogły działać jako rejestr 16-bitowy. Datapoint 2200 odniósł ogromny sukces jako terminal. I był także pierwszym urządzeniem typu Desktop Computer3.
A 1201? Stworzony układ spełniał wymagania innego kontrahenta - Seiko. Intel rozwiązał więc umowę z CTC, która zrzekła się praw do układu w zamian za zwrot wkładu finansowego, zmienił nazwę układu i udostępnił go komercyjnie.
Nową nazwą układu było i8008. Był to pierwszy w pełni ośmiobitowy dostępny komercyjnie procesor. Prawdziwy protoplasta wielkiej rodziny procesorów Intela. Faggin, Shima i Mazor opracowali wkrótce jego ulepszoną wersję, i80804. Procesor ten osiągnął znacznie większy sukces niż swój poprzednik. Był też jedynym procesorem produkowanym w Polsce (CEMI MCY7880).
Z80
Kierownictwo Intela początkowo procesorów nie doceniało. Procesory były czymś co miało zwiększać sprzedaż pamięci. Każdy nowy związany z nimi projekt wymagał miesięcy deptania chodników by przekonać do niego zwierzchników5. W ten sposób powstały i4040 (rozwinięcie i4004, nad którym pracowali Frederico Faggin i Tom Innes) oraz i8080 (rozwinięcie i8008, Frederico Faggin i Masatoshi Shima).
W 1974 r., zmęczeni takim trybem pracy Frederico Faggin i Ralph Ungermann (który początkowo kierował projektem i4004 a później tworzył układy peryferyjne dla rodzin MCS-4 i MCS-40) postanowili, niemal spontanicznie, odejść i założyć własną firmę skupiającą się na tworzeniu tego co potrafili i chcieli tworzyć – mikroprocesorów. Firma na początku miała biuro. I miała odrobinę szczęścia – artykuł w czasopiśmie Electronics News przyciągnął uwagę ludzi z Exxon Enterprises (tak, firma od ropy naftowej), co w rezultacie zapewniło tworzącej się właśnie firmie finansowanie. Pozostało jedynie opracować i stworzyć nowy produkt.
Decap Z80/Z0840004PSC
zeptobars.com
Miał nim być… mikrokontroler. Układ będący wyzwaniem dla i8048 Intela. Po zbadaniu rynku, okazało się jednak że pomysł był niewykonalny z przyczyn finansowych. Zilog nie posiadał wtedy jeszcze własnych fabryk a zlecenie produkcji tak skomplikowanego układu firmie trzeciej przekraczało ich możliwości. Porzucono więc ideę mikrokontrolera i postanowiono stworzyć procesor, Super80. Początkowo sam Faggin, a później Faggin i Shima stworzyli założenia i projekt procesora, który miał być skazany na sukces.
Według twórców, największymi wyzwaniami podczas tworzenia Z80 były czas i pieniądze. A z wyzwań konstrukcyjnych – jak osiągnąć większą wydajność niż i8080 oraz 6800, jak zwiększyć liczbę instrukcji, jak zaprojektować układ by miał budowę odmienną od i8080, jak zaimplementować jednofazowy zegar i jak zmieścić to wszystko na jak najmniejszej powierzchni krzemu.
Ostatnim wyzwaniem było… jak ograniczyć nielegalne kopiowanie układu. Shima dodał do struktury układu sześć pułapek. W skrócie, były to tranzystory które pełniły inną funkcję, niż wynikało z ich wyglądu i zaimplementowane zgodnie ze schematem uzyskanym z prześwietleń struktury układu, zakłócały lub uniemożliwiały pracę CPU.
Nowy procesor miał być atrakcyjny dla inżynierów, projektantów systemów, konstruktorów – miał oferować pojedynczy (jednofazowy) sygnał zegarowy, jedno niskie napięcie zasilania, pozwalać na nieskomplikowane dołączanie układów zewnętrznych (także pamięci DRAM, ROM, urządzeń peryferyjnych bez względu na ich szybkość działania), nowy elastyczny system przerwań. Oraz działać szybciej niż konkurencja.
Miał przyciągać programistów i użytkowników, zarówno tych przywiązanych do i8008 jak i do Motoroli 6800. Miał być kompatybilny z i8080 na poziomie kodu binarnego, kusić użytkowników 6800 dwoma rejestrami indeksowymi, udostępniać dwa zestawy rejestrów do szybkiego przełączania zadań, posiadać bogaty zestaw instrukcji (w tym operacji na pojedynczych bitach, operacji blokowych, skoków, działań 16-bitowych).
MUSIAŁ BYĆ SUPER.
I to się udało. Po kilku miesiącach wytężonej pracy, Faggin i Shima z pomocą dwóch projektantów zakończyli projekt. Pierwsze procesory, wyprodukowane przez Synertek i Mostek trafiły na rynek w 1976 r., a rok później na rynku pojawiły się pierwsze dedykowane układy peryferyjne, zaprojektowane przez Ralpha Ungermanna.
Układ osiągnął niesamowity sukces. Był używany w sterownikach i komputerach, konsolach i kalkulatorach, systemach wbudowanych, faksach, drukarkach, telefonach, satelitach. Stał się podstawowym CPU dla maszyn pracujących pod systemem CP/M.
Był kopiowany i klonowany zarówno legalnie jak i nielegalnie, tworzono jego modyfikacje i osadzano w kontrolerach i układach SoC (ang. system on a chip).
Zilog w końcu powrócił do idei mikrokontrolera i stworzył serię Z8/eZ8, a także rodzinę eZ80, w której CPU jest w dużej mierze kompatybilny z Z80. Układy tych rodzin produkowane są do dzisiaj.
Inni potomkowie Z80 grają dziś w odtwarzaczach MP3, sterują procesami przemysłowymi, zarządzają urządzeniami komunikacyjnymi, działają w niezliczonych urządzeniach o których nie mamy nawet pojęcia.
Są wszędzie wokół nas.
ZILOG
Zilog postanowił pójść za ciosem i podbić także rynek układów 16 bitowych. Spóźnił się o rok. Intel wypuścił na rynek swój 8086 wcześniej i ta niewielka różnica w czasie okazała się decydująca. Przysłowiowym gwoździem do trumny był IBM, który do swoich komputerów wybrał układ Intela – jako łatwiejszy do oprogramowania.
Narastającym problemem było także zarządzanie. Bycie dobrym inżynierem nie oznacza automatycznie bycia dobrym managerem. Zilog przez długi czas trwonił pieniądze należące do Exxona, co nie spotkało się z przychylnym przyjęciem firmy – matki, która zaczęła coraz bardziej ingerować w działania Ziloga.
Ungermann i Faggin opuścili w końcu utworzoną przez siebie firmę by rozpocząć inne, niezależne już działalności. A Zilog, pod kolejnymi zarządami zaczął przynosić coraz większe straty.
W 1986 r. do uratowania sytuacji – lub zlikwidowania firmy – zatrudniony został E.A. Sack. Pod jego przywództwem Zilog, po głębokiej reorganizacji powrócił do korzeni, skupił się na produkcji układów ośmiobitowych, zdobył sobie solidne udziały w rynku mikrokontrolerów i zaczął znowu przynosić coraz większe zyski.
W 1991 Exxon – planujący wycofanie się z rynku półprzewodników – postanawia Zilog sprzedać. Udziały wykupuje Sack i pozostali managerowie firmy. Zilog uzyskuje w ten sposób samodzielność… i niemal natychmiast popada w tarapaty. Główny odbiorca układów nie odnawia kontraktu co generuje straty. Zilog zostaje sprzedany do Texas Pacific Group, nowy manager chce zdobyć nowe rynki nowymi technologiami… co ponownie generuje straty. Firma ociera się o bankructwo.
W 2001 kierowanie firmą przejmuje Jim Thorburn, były dyrektor finansowy. Zilog ponownie powraca do korzeni i powoli odzyskuje utraconą pozycję na rynku mikrokontrolerów i układów SoC, tym razem już na stałe.
W 2009 Zilog zostaje kupiony przez IXYS.
W 2018 IXYS zostaje kupione przez Littelfuse. Zilog pozostaje częścią tej spółki do chwili obecnej.
Zilog? „Z Integrated logic”. Lub szerzej - „Z (for the last word of) Integrated Logic”. ; wymyślamy nazwę dla firmy
org $8000
impreza:
call wymyślamy_nazwy
call pijemy_wino
ld a,(liczba_przytomnych)
and a
jr nz,impreza
call brand_new_day
ld a,(liczba_zapamietanych_nazw)
and a
jr z,impreza
ret
Zaloguj się , żeby móc zagłosować.