Zilog Z80
El Zilog Z80 (Z80) és un microprocessador de 8 bits que la seua arquitectura es troba a mig camí entre l'organisació d'acumulador i de registres generals. Si considerem al Z80 com a processador d'arquitectura de registres generals, se situa dins del tipo de registre-memòria.
Va ser llançat al mercat en març de 1976 per la companyia Zilog, i es va popularisar en els anys 1980 a través d'ordenadors com el Sinclair ZX Spectrum, Amstrad CPC o els ordenadors de sistema MSX. És un dels processadors de més èxit del mercat, del com s'han produït infinitat de versions clónicas, i seguix sent usat de forma extensiva en l'actualitat en multitut de sistemes embebidos.
Originalment concebut per al seu us en sistemes embebidos com el 8080, la combinació de compatibilitat, asequibilidad i rendiment superior del Z80 va propiciar la seua adopció generalisada en sistemes de videojocs i ordenadors domèstics a finals de la década de 1970 i principis de la de 1980, impulsant aixina la revolució de l'informàtica personal. El Z80 es va utilisar en productes emblemàtics com l'Osborne 1, el Radi Shack TRS-80, la ColecoVision, el ZX Spectrum , el Master System de Sega i la màquina recreativa Pac-Man. A principis de la década de 1990, es va amprar en dispositius portàtils, com la Game Gear i la TU-81, aixina com en les calculadores gràfiques posteriors.[1][2]
El Z80 va ser una creació de Federico Faggin, una figura clau en la creació del Intel 8080. Despuix de deixar Intel en 1974, cofundó Zilog en Ralph Ungermann. El Z80 va debutar en juliol de 1976, i el seu èxit va permetre a Zilog establir les seues pròpies fàbriques de chips. Per a la producció inicial, Zilog va otorgar llicències del Z80 a les empreses nortamericanes Synertek i Mostek, junt en el fabricant europeu de segona llínea SGS. El disseny també va ser copiat per varis fabricants redactors, d'Europa de l'Est i soviètics, obtenint acceptació en el mercat global a mida que grans empreses com NEC, Toshiba, Sharp i Hitachi produïen les seues pròpies versions o clons compatibles.
El Z80 es va seguir utilisant en sistemes embebidos durant molts anys, a pesar de l'introducció de processadors més potents; es va mantindre en producció fins a juny de 2024, 48 anys despuix del seu llançament original. Zilog també va continuar millorant el disseny bàsic del Z80 en varis successors, inclosos el Z180 , el Z280 i el Z380 , en l'última versió, el eZ80 , presentada en 2001 i disponible per a la seua compra a partir de 2025.
Història
[editar | editar còdic]Introducció
[editar | editar còdic]El Z80 va ser dissenyat principalment per Federico Faggin, que va estar treballant en Intel com a dissenyador cap del Intel 4004 i del Intel 8080. Quan es va terminar de produir, en 1974, Federico Faggin va deixar Intel, va fundar Zilog i va començar a treballar en el disseny del Z80 basant-se en l'experiència adquirida creant l'Intel 4004, 8080 i basant-se en l'estructura d'este últim i alguns circuits integrats més. Masatoshi Shima, el principal dissenyador de nivells de llògica i transistors del 4004 i el 8080 baix la supervisió de Faggin, es va unir a l'equip de Zilog. Dos anys despuix estava a la venda el Z80.
El Z80 estava dissenyat per a ser compatible a nivell de còdic en l'Intel 8080, de manera que la majoria dels programes per al 8080 pogueren funcionar en ell, especialment el sistema operatiu CP/M.
El Z80 tenia huit millores fonamentals respecte a l'Intel 8080:
- Un conjunt d'instruccions millorat, incloent els nous registres índex IX i IY i les instruccions necessàries per a manejar-els.
- Dos bancs de registres que podien ser canviats de forma ràpida per a accelerar la resposta a interrupcions.
- Instruccions de moviment de blocs, I/S de blocs i busca de bytes.
- Instruccions de manipulació de bits.
- Número de transistors de 6500.
- Un contador de direccions per al refresque de la DRAM integrat, que en el 8080 tenia que ser proporcionat pel conjunt de circuits de soport.
- Alimentació única de 5 volts.
- Necessitat de menys circuits auxiliars, tant per a la generació de la senyal de rellonge com per a l'enllaç en la memòria i l'I/S.
- Més barat que l'Intel 8080.
- Un tipo especial de reset que solament reinicia el contador de programa de modo que el Z80 es pot usar en un sistema de desenroll ISSE (In-Circuit Emulator).[3]
El Z80 va eliminar ràpidament a l'Intel 8080 del mercat i es va convertir en un dels processadors de 8 bits més populars. Les primeres versions funcionaven a 2,5 MHz, pero la seua velocitat ha aumentat fins als 20 MHz. Aixina, la versió més utilisada va ser el Z80A funcionant a 3,58 MHz (un quarto de la freqüència PAL o NTSC) sent la velocitat de fàbrica de 4 MHz.[4]
En l'actualitat Zilog seguix fabricant versions del Z80 original i atres models compatibles en ell que milloren les prestacions.
Usos notables
[editar | editar còdic]Cromemco va ser un dels primers clients de Zilog i va llançar una unitat central de processament basada en el microprocessador Z80 en octubre de 1976.[5][6] Al començament dels anys 1980 el Z80 o versions clónicas del mateix varen ser usades en multitut d'ordenadors domèstics, com la gama MSX, el Radi Shack TRS-80, el Sinclair ZX80, ZX81 i ZX Spectrum. També va ser usat en l'Osborne 1, el Kaypro i una atra gran cantitat d'ordenadors empresarials que dominaven el mercat per aquella época i que usaven el sistema operatiu CP/M.
A mitan dels anys 1980 el Z80 va ser usat en el Tatung Einstein i la família d'ordenadors domèstics i empresarials Amstrad CPC i Amstrad PCW. El Z80 també va ser usat en els ordenadors Tiki 100, que s'ampraven en els coleges de Noruega per llavors.
Tal va ser la popularitat del Z80 i el CP/M que atres ordenadors basats en el MOS Technology 6502 o 6510 que ya estaven en el mercat, com el BBC Micro, l'Apple II i el Commodore 64 podien ser ampliats per mig d'una targeta o cartuig que contenia un processador Z80. També el Commodore 128 incloïa un Z80 secundari junt al MOS Technology 8502 principal per a poder usar CP/M.
Ya en els anys 1990 el Z80 ha segut usat en les videoconsolas Sega Master System i Sega Game Gear. Ademés les videoconsoles SNK Neo-Geo i la Sega Mega Drive i moltes màquines arcade usen un Z80 com el processador especialisat en sò.
Les Game Boy i Game Boy Color de Nintendo utilisen el Sharp LR35902 a 4.19/8.38 MHz (basat en Zilog-Z80 i Intel 8080) fabricada per Sharp.
En l'actualitat partix de la gama de calculadoras gràfiques programables de Texas Instruments tals com les TU-73 (1998), TU-73 Explorer (2003), TU-82 (solament modele 1999), TU-83 Plus (sol models 1999 i 2001),[7] i les seues successores ampren una versió clónica del Z80 fabricada per NEC com a processador principal.
Ademés el Z80 també és un microprocessador popular per a ser usat en sistemes embebidos, camp a on s'ampra de manera extensiva.
Segones fonts i clónicos
[editar | editar còdic]Mostek i SGS Microelettronica varen ser segones fonts del Z80 (Mostek MK3880 i SGS Z8400). GoldStar fabrica el GoldStar Z8400A PS (4 MHZ) i Goldstar Z8400B PS (6 MHz).[8] Sharp Corporation i NEC fabriquen clónicos del Z80 (Sharp LH-0080 i NEC µPD780C). National Semiconductor va fabricar un processador clónico, el NSC800, en tecnologia CMOS pero que no era compatible pin a pin. Hitachi va fabricar una versió en tecnologia CMOS millorada, la segona font de la qual va ser curiosament la pròpia Zilog.
En la República Democràtica Alemana es va produir una versió clónica del Z80 cridada O880, que va ser amprada en els sistemes informàtics de Robotron i de VEB Mikroelektronik Mühlhausen, tals com les séries KC85 i en molts ordenadors de fabricació casera.
En Romania es va fabricar una versió clónica del Z80, el MMN80, i que segons algunes fonts va ser també fabricada en l'Unió Soviètica, a on es varen crear vàries còpies del Z80, sent el més conegut el T34. Este microprocessador va ser utilisat en la majoria d'ordenadors fabricats en este país, casi tots clons dels Sinclair ZX Spectrum: Isse Felix HC85, HC90, HC91, HC2000, Datatim/Universitat Tècnica de Timisoara TIM-S, MicroTIM i MicroTIM+ o els Intreprinderea Electrònica CIP, CIP-02, CIP-03, CIP-04.
Hui en dia existixen dos núcleus de processador cridats T80 i TV80 que són funcionalmente equivalents al Zilog Z80 i es troben disponibles baix una llicencia tipo BSD. El còdic font d'estos núcleus està disponible tant en Verilog com en VHDL. Una volta sintetisada esta última versió pot funcionar fins a 35 MHz en una FPGA Xilinx Spartan II.
En l'actualitat la pròpia Zilog fabrica una versió millorada del Z80 cridada eZ80, que funcionant a 50 MHz té un rendiment similar a un Z80 funcionant a 150 MHz i ademés pot direccionar fins a 16 MB de memòria RAM estenent el tamany dels registres, front als 64 KB del Z80.
Existixen dissenys d'hardware actuals que implementen un Z80 dins d'un chip programables programant part del chip per a que complixca les funcions del Z80.
- No tots els clons d'este microprocessador tenen conectat el pin NMI, per lo que en intentar usar-ho en alguns models este fa cas omís.
-
El T34BM1, clon soviètic del Z80.
-
Toshiba TMPZ84C015 - un Z80 que inclou funcions de perifèrics i uns atres en el mateix chip.
-
Hitachi HD64180
Evolucions
[editar | editar còdic]Z180
[editar | editar còdic]
El Z180 és el successor del Z80. És compatible en una llarga colecció de software escrit per a est.[9] La família Z180 afig majors prestacions i funcions de perifèrics integrats com el generador de rellonge, contadors/rellonges de 16 bits, controlador d'interrupcions, generadors d'estat d'espera, ports serie i un controlador DMA.[10] Usa cicles de llectura i escritura separats, usant rellonges similars als del Z80 i als processadors Intel.[11] La MMU integrada té la capacitat de direccionar fins a 1 MB de memòria. És possible configurar el Z180 per a que opere com un Hitachi HD64180.
| Chip | Velocitat (MHz) | Rellonges | I/O | Ctrl. comunicacions | Uns atres |
|---|---|---|---|---|---|
| Z80180 | 6, 8, 10 | 2 | N/S | CPU | 1 MB MMU, 2xDMAs, 2xUARTs |
| Z80181 | 10 | 1 | 16 | CPU | 1 MB MMU, 2xDMAs, 2xUARTs |
| Z80182 | 16, 33, 20 | 0 | Rellonge serie, 24 | ESCC, CSIO, UART | S180 Megacell, 2xESCC channels, 16550 MIMIC |
| Z80195 | 20, 33 | 4 | 7/24 | SCC, CSIO, UART | |
| Z8L180 | 20 | 2 | Rellonge serie | CSIO, UART | 1 MB MMU, 2xDMAs, 2xUARTs, 3.3 V Operation |
| Z8L182 | 20 | 0 | Rellonge serie | ESCC, CSIO, UART | S180 Megacell, 2xESCC channels, 16550 MIMIC, 3.3V operation |
| Z8S180 | 10, 20, 33 | 2 | Rellonge serie | UART, DMA, I2C, SPI | 1 MB MMU, 2xDMAs, 2xUARTs |
Z80182
[editar | editar còdic]
El Z80182 és una versió millorada del Z80 i és part de la família Z180. Se li malnomena Controlador de perifèrics inteligents de Zilog (ZIP: Zilog Intelligent Peripheral Controller). També és completament estàtic (el rellonge pot ser parat i no es perden senyes dels registres)cita requerida i té una opció de baixa interferència electromagnètica que reduïx el slew rate de les eixides.cita requerida.
El Z80182 pot operar a 33 MHz en un oscilador extern operant a 5 volts, o a 20 MHz usant l'oscilador intern a 3,3 V.
Hitachi HD64180
[editar | editar còdic]- Artícul principal → HD64180.
El HD64180 és un microprocessador basat en el Z80 desenrollat per Hitachi que inclou una MMU. L'HD64180 Super Z80 va ser posteriorment llicenciat a Zilog i venut per esta en el nom Z64180 incloent algunes millores com les presents en el Z180.
Z280
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Zilog Z280.
El Z280 va ser una millora de l'arquitectura Z80 presentada en juliol de 1987. Bàsicament és una versió CMOS llaugerament millorada de l'anterior Z800. Abdós versions, el Z280 i el Z800, varen ser fracassos comercials.[12]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «ieee. org/chip-hall-of-fame-zilog-z80-microprocessor Chip Hall of Fame: Zilog Z80 Microprocessor - IEEE Spectrum» (en en). spectrum. ieee. org. Consultat el 2026-06-30.
- ↑ «com/gadgets/2024/04/after-48-years-zilog-is-killing-the-classic-standalone-z80-microprocessor-chip/ After 48 years, Zilog is killing the classic standalone Z80 microprocessor chip» (en en). Ars Technica. Consultat el 2026-06-30.
- ↑ http://www. primrosebank. net/computers/z80/z80_special_reset. htm
- ↑ «zilog. com/docs/z180/ps0140. pdf Z80180 Microprocessor Unit Product Specification» (pdf). Zilog. Consultat el 15 de juliol de 2009.
- ↑ «computerhistory. org/resources/text/oral_history/zilog_z80/102658073.05.01. pdf Zilog Oral History Panel on the Founding of the Company and the Development of the Z80 Microprocessor». Computer History Museum. Consultat el 30 de novembre de 2021. «Federico Faggin: One of the first customers that we had was Cromemco. In fact, Roger Melen came to the office and I remember personally selling him one Z80 for $200.»
- ↑ «org/details/cromemco-dealer-news-issue-1/mode/2up New Z-80 CPU Card». Dealer News. Cromemco. Consultat el 30 de novembre de 2021.
- ↑ «datamath. org/ DataMath Calculator Museum». Consultat el 29 de juliol de 2016.
- ↑ «cpu-world. com/cpus/z80/manuf-Goldstar. html Goldstar Z80 microprocessor family» (en anglés). CPU-World. Consultat el 27 de juny de 2021.
- ↑ «z80. info/z80lives. htm The Z80 Lives!». «The designers picked an architecture compatible with the Z80, giving Z80 users a completely software compatible upgrade path»
- ↑ Jack G. Ganssle. (1992). org/details/artofprogramming0000gans The art of programming embedded systems, Sant Diego: Academic Press, p. org/details/artofprogramming0000gans/page/13 13. ISBN 9780122748806.
- ↑ Stuart R. Ball. (2002). org/details/embeddedmicropro00ball_775 Embedded microprocessor systems real world design, Amsterdam: Newnes, p. org/details/embeddedmicropro00ball_775/page/n48 34. ISBN 9780750675345.
- ↑ «zilog. com/docs/z180/z8s180ps. pdf Z80S180/Z80L180 Product Specification» (pdf). Zilog. Consultat el 15 de juliol de 2009.
Bibliografia
[editar | editar còdic]- (Nota: Ficher PDF de 20MB)
- Este artícul conté una traducció derivada de «Zilog Z80» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.