Zilog Z280

[tapy]

Chciałbym tu przedstawić, chyba najmniej znaną, odmianę Z80 jaką jest Z280. Jest to rozwinięcie, nigdy nie wydanego, projektu Z800 w technologii CMOS, zawierający wiele jego poprawek. Z280 jest ostatnim przedstawicielem procesorów ogólnego zastosowania zgodnego z Z80 (później wydane eZ80 to już rynek mikrokontrolerów). Premiera Z280 była spóźniona co najmniej 5 lat, więc przeszła bez żadnego echa. Jest to procesor który mógł pracować w trybie 16 bitowym, z szyną zgodną z Z-Bus która była stosowana w Z8000 i gdzie pokazywał swój pazur wydajności. W trybie 8 bitowym szyna była zgodna z Z80 i zarazem to powodowało że był wolniejszy od Z80, licząc zegar w zegar przy wykonywaniu klasycznego kodu Z80. Uprzedzając, kompletnie nie nadaje się do speccy, bo nie można jasno określić czasu wykonywania instrukcji, ponieważ jednostka wykonawcza jest tu potokowa i posiada 256 bajtową pamięć cache. Z założenia CPU był projektowany do celów profesjonalnych, posiadał tryb chroniony systemu i użytkownika z całą otoczką instrukcji uławiających budowę wielozadaniowych i bezpiecznych systemów operacyjnych, zaawansowany MMU, cztery kanały DMA, trzy układy licznikowe, szeregowy port full-duplex.
Współcześnie nadal są projektowane amatorskie projekty wykorzystujące ten procesor, najwięcej ich powstało na platformę RC2014/RCBus i tu przedstawiam poniżej dwa moje moduły CPU dla tego procesora. Pierwszy, klasyczny umożliwiający korzystanie z typowych modułów pamięci ROM/RAM i drugi pracujący z lokalną pamięcią RAM 512kB. Oba moduły korzystają z mikrokontrolera ATTiny4313 który umożliwia ustawienie sprzętowego rejestru w czasie restartu, którego nie możemy zmieniać w sposób programowy. Rejestr ten umożliwia ustawienie dzielnika zegara CPU/Bus, włączyć tryb wieloprocesorowy i uruchomić procedurę bootstrap (ładowania wstępnego). Ta ostatnia funkcjonalność jest wykorzystywana do ładownia oprogramowania bez użycia ROM w systemie, co umożliwiają oba moduły, a w przypadku modułu z zawartą pamięcią RAM jest to jego domyślny tryb pracy.
PS. Postanowiłem trochę pospamować ten dział, pokazując że w świecie retro nadal dużo się dzieje.

[Tygrys]

Dzięki tomy za ten 'spam' To bardzo ciekawa informacja.

Czy są na to wystemy, które wykorzystują właściwości tego procesora?

[tapy]

Niestety nie, rok jego wydania to 1987, a Digital Research nieoficjalnie przestała wspierać systemy 8-bitowe z nastaniem roku 1983 (ciekawostką jest to, że wówczas DRI namawiało do rozwoju tych systemów swoich partnerów, bez uwolnienia kodu). Oczywiście binarna zgodność z Z80 umożliwia uruchomienie CP/M i MP/M bez żadnego problemu, lecz nie zostaną wykorzystane dodatkowe funkcje jakie oferował ten procesor.
Hector Pereza zbudował i rozwija wielozadaniowy system operacyjny RSX280 który wykorzystuje pełne możliwości tego procesora (syscall, tryb chroniony systemu i użytkownika). Pewne elementy można znaleźć też w RomWBW dla Z280, który pracuje w trybie systemowym wraz z oferowanymi przez ten projekt klasycznymi systemami operacyjnymi które są chronione przed modyfikacją i generują wyjątek naruszenia przy próbie ich modyfikacji lub bezpośredniego dostępu do urządzeń I/O (taką funkcjonalność zawdzięczamy warstwie HAL używanej w RomWBW).
Z280 to nie tylko sprzętowe nowości, ale również rewolucyjne (jak na 8-bit) możliwości programowe (pominę nowoczesne instrukcje, jak mnożenie i dzielenie, tryby adresowania), możliwość włączenia uprzywilejowanych instrukcji, pułapki i wyjątki, syscall to coś co pojawiło się w pełni przy kolejnych odsłonach Motoroli 68k i Intela i386. Niestety 1987 to stanowczo za późno, gdyby ten procesor miał premierę na przełomie 1981/82 to mógłby całkowicie zmienić historię rynku procesorów i komputerów. Nie znam przyczyn tak dużego opóźnienia, może brak chęci budowania konkurencji dla ich Z8000 (podobny los spotkał 8085 z powodu 8086), możliwości finansowe lub problemy z tym projektem,... pewnie tego się już nie dowiemy. Pozostanie on tylko ciekawostką i można o nim powiedzieć że jest najbardziej zaawansowanym procesorem 8-bit jaki powstał, znacząco przewyższający swoim skomplikowaniem MC6809 i jego rozwinięcie HD6309.