Der Zilog Z80 ist ein 8-Bit-Mikroprozessor, der von Zilog entworfen ist und vom Juli 1976 vorwärts verkauft ist. Es wurde sowohl in der Arbeitsfläche als auch in den eingebetteten Computerdesigns sowie zu militärischen Zwecken weit verwendet. Der Z80 und seine Ableitungen und die Klone setzen eine der meistens verwendeten Zentraleinheitsfamilien aller Zeiten, und, zusammen mit der MOS Technologie 6502 Familie zusammen, hat den 8-Bit-Mikrocomputermarkt vom Ende der 1970er Jahre zur Mitte der 1980er Jahre beherrscht.

Zilog hat das Z80 Design mehreren Verkäufern lizenziert, obwohl viele osteuropäische und russische Hersteller Kopien ohne Lizenz gemacht haben. Das hat einem Produkt einer kleinen Gesellschaft ermöglicht, Annahme im Weltmarkt zu gewinnen, seitdem die zweiten Quellen von viel größeren Gesellschaften wie Toshiba angefangen haben, das Gerät zu verfertigen. Folglich hat Zilog weniger als 50 % des Z80s seit seiner Vorstellung gemacht. In letzten Jahrzehnten hat sich Zilog auf den jemals wachsenden Markt für eingebettete Systeme wiederkonzentriert (für den der ursprüngliche Z80 und der Z180 entworfen wurden) und die neuste Z80-vereinbare Mikrokontrolleur-Familie, völlig pipelined 24 Bit eZ80 mit einem geradlinigen 16-Mb-Adressbereich, neben dem einfacheren Z180 und den Z80 Produkten erfolgreich vorgestellt worden ist.

Kurze Geschichte und Übersicht

Der Z80 ist geschehen, als Federico Faggin, nach dem Arbeiten auf den 8080, Intel am Ende 1974 zu gefundenem Zilog mit Ralph Ungermann verlassen hat, und vor dem Juli 1976 sie den Z80 auf dem Markt hatten. Es wurde entworfen, um vereinbar mit Intel 8080 zu sein binär, so dass meiste 8080 Code, namentlich das BEDIENUNGSFELD/M Betriebssystem, unmodifiziert darauf laufen würden. Masatoshi Shima, Co-Entwerfer der 4004 und der 8080, hat auch zur Entwicklung des Z80 beigetragen.

Der Z80 hat viele echte Verbesserungen über die 8080 angeboten:

• Ein erhöhter Befehlssatz einschließlich der Bit-Manipulation, blockieren Sie Bewegung, Block-Eingabe/Ausgabe und Byte-Suchinstruktionen
• Neu IX und IY Index schreibt sich mit Instruktionen für direkten base+offset ein, richtend
• Ein besseres Unterbrechungssystem
• Ein automatischerer und allgemeiner vectorized unterbricht System, Verfahren 2, sowie ein festes Vektor-Unterbrechungssystem, Verfahren 1, für einfache Systeme mit der minimalen Hardware (Verfahren 0, das die vereinbare mit 8080 Weise ist).
• Eine nicht maskable Unterbrechung (NMI), die verwendet werden kann, um zu antworten, um unten Situationen und/oder andere hohe Vorzugsereignisse (und das Erlauben eines minimalistic Z80 System anzutreiben, um ein Zwei-Niveaus-Unterbrechungsschema im Verfahren 1 leicht durchzuführen).
• Zwei getrennte Register-Dateien, die schnell geschaltet werden konnten, um Antwort auf Unterbrechungen zu beschleunigen
• Weniger Hardware, die für die Macht-Versorgung, Takterzeugung und Schnittstelle zum Gedächtnis und der Eingabe/Ausgabe erforderlich

ist

• Einzelne 5-Volt-Macht-Versorgung (haben die 8080-5v / + 5V / + 12V gebraucht)
• Einzeln-phasig 5 V Uhr (haben die 8080 einen zweiphasigen Uhr-Generator des hohen Umfangs gebraucht)
• Ein eingebauter SCHLUCK erfrischt Mechanismus, der durch das Außenschaltsystem würde sonst zur Verfügung gestellt werden

müssen

• Gleichzeitig nichtgesandte Busse (haben die 8080 Zustandsignale auf den Datenbus gleichzeitig senden lassen)

Der Z80 hat von den 8080 und seiner Nachkommenschaft, den 8085 auf dem Verarbeiter-Markt übernommen, und ist eine der populärsten 8-Bit-Zentraleinheiten geworden. Vielleicht war ein Schlüssel zum anfänglichen Erfolg des Z80 der eingebaute SCHLUCK, erfrischen und andere Eigenschaften, die Systemen erlaubt haben, mit weniger Unterstützungschips gebaut zu werden (später sind die meisten Z80 Systeme eingebettete Systeme gewesen, der normalerweise statischen RAM verwendet und folglich nicht braucht, das erfrischt).

Für das ursprüngliche NMOS Design hat die angegebene obere Uhr-Frequenzgrenze nacheinander von den einleitenden 2.5 MHz, über die weithin bekannten 4 MHz (Z80A), bis zu 6 (Z80B) und 8 MHz (Z80H) zugenommen.

Eine CMOS Version wurde auch mit angegebenen Frequenzgrenzen im Intervall von 4 MHz bis zu 20 MHz für die Version verkauft heute entwickelt. Die CMOS Version hat auch einen Schlaf der niedrigen Macht mit dem inneren Staat behalten erlaubt (keine niedrigere Frequenzgrenze habend). Die völlig vereinbaren Ableitungen HD64180/Z180 und eZ80 werden zurzeit für bis zu 33 und 50 MHZ beziehungsweise angegeben.

Technische Beschreibung

Die Programmierung des Modells und Register-Sets

Das Programmiermodell und Register-Set sind herkömmlich und der verwandten x86 Familie ähnlich. Die 8080 vereinbare Register-NIEDERFREQUENZ, v. Chr., DE, werden HL als zwei getrennte Banken im Z80 kopiert, wo der Verarbeiter von einer Bank bis den anderen schnell umschalten kann; eine Eigenschaft, die nützlich ist, um Antworten auf einstufige, vordringliche Unterbrechungen zu beschleunigen. Diese Eigenschaft ist in Datapoint 2200 da gewesen, aber wurde von Intel in den 8008 nicht durchgeführt. Das Doppelregister-Set hat Sinn, weil der Z80 (wie die meisten Mikroprozessoren zurzeit) wirklich für den eingebetteten Gebrauch beabsichtigt war, nicht für Personalcomputer oder die noch zukünftigen erfundenen Hauscomputer. Gemäß einem der Entwerfer, Masatoshi Shimas, war der Marktfokus auf hohen Leistungsdruckern, Registrierkassen des hohen Endes und intelligenten Terminals. Es hat sich auch erwiesen, für das schwer optimierte manuelle Zusammenbau-Codieren ziemlich nützlich zu sein. Eine Software, besonders Spiele für den MSX, Sinclair ZX Spectrum und die gestützten Computer anderen Z80 hat Z80 Zusammenbau-Optimierung in ziemlich äußerste Niveaus gebracht, die kopierten Register unter anderem verwendend.

Register:

Wie auf den 8080 werden 8-Bit-Register normalerweise verbunden, um 16-Bit-Versionen zur Verfügung zu stellen. Die 8080 vereinbaren Register sind:

• : 8-Bit-Akkumulator (A) und Fahne-Bit (F), trägt Null, minus, Gleichheit/Überschwemmung, trägt (verwendet für BCD) halb, und eine Hinzufügen/abziehen Fahne (hat gewöhnlich N genannt) auch für BCD
• : 16-Bit-Register der Daten/Adresse oder zwei 8 Bit schreibt ein

: 16-Bit-Register der Daten/Adresse oder zwei 8 Bit schreibt ein

• : 16-Bit-Register des Akkumulators/Adresse oder zwei 8 Bit schreibt ein
• : Stapel-Zeigestock, 16 Bit
• : Programm-Schalter, 16 Bit

Die neuen mit dem Z80 eingeführten Register sind:

• : 16-Bit-Index oder Grundregister für unmittelbare 8-Bit-Ausgleiche

: 16-Bit-Index oder Grundregister für unmittelbare 8-Bit-Ausgleiche

• : Unterbrechungsvektor stützt Register, 8 Bit
• : SCHLUCK erfrischt Schalter, 8 Bit (msb zählt nicht)
• : Stellvertreter (oder Schatten) Akkumulator und Fahnen (toggled in und mit AB DIE NIEDERFREQUENZ, NIEDERFREQUENZ')

• und: Stellvertreter (oder Schatten) Register (toggled in und mit EXX)
• Vier Bit des Unterbrechungsstatus und Unterbrechungsweise-Status

Es gibt keinen direkten Zugang zu den abwechselnden Registern; statt dessen zwei spezielle Instruktionen, und, jeder Knebelknöpfe eine von zwei multiplexer Zehensandalen; das ermöglicht schnelle Zusammenhang-Schalter für Unterbrechungsdienstroutinen: Kann allein (für wirklich einfache und schnelle Unterbrechungsroutinen) oder zusammen verwendet werden mit, die ganze NIEDERFREQUENZ, v. Chr., DE, den HL Satz zu tauschen; noch viel schneller als das Stoßen derselben Register auf dem Stapel (langsamer verwendet niedrigerer Vorrang oder Vielniveau-Unterbrechungen normalerweise den Stapel, um Register zu versorgen).

Das erfrischen Register erhöht jedes Mal, wenn die Zentraleinheit einen opcode (oder opcode Präfix) herbeiholt und deshalb keine einfache Beziehung mit der Programm-Ausführung hat. Das ist manchmal verwendet worden, um Pseudozufallszahlen in Spielen, und auch in Softwareschutzschemas zu erzeugen. Es ist auch als ein "Hardware"-Schalter in einigen Designs verwendet worden; ein berühmtes Beispiel davon ist der ZX81, der es Charakter-Positionen auf dem Fernsehschirm durch das Auslösen einer Unterbrechung an der Hülle ringsherum (durch das Anschließen der INTERNEN NUMMER mit A6) nachgehen lässt.

Das Unterbrechungsvektor-Register wird für die Z80 spezifischen Unterbrechungen des Verfahrens 2 (ausgewählt durch die Instruktion) verwendet. Es liefert das hohe Byte der Grundadresse für einen 128-Zugänge-Tisch von Dienstroutine-Adressen, die über einen Zeigestock ausgewählt werden, der an die Zentraleinheit während einer Unterbrechung gesandt ist, erkennen Zyklus an; das niedrige Byte der Grundadresse wird an der Null befestigt. Der Zeigestock identifiziert einen besonderen peripherischen Span und/oder peripherische Funktion oder Ereignis, wo die Chips normalerweise in einem so genannten Gänseblumenkränzchen für die Vorzugsentschlossenheit verbunden werden. Wie das erfrischen Register ist dieses Register auch manchmal kreativ verwendet worden; in Unterbrechungsverfahren 0 und 1 kann es als einfach ein anderes 8-Bit-Datenregister verwendet werden.

Z80 Zusammenbau-Sprache

Datapoint 2200 und Intel 8008

Die erste Zusammenbau-Sprache von Intel 8008 hat auf einem sehr einfachen (aber systematisch) Syntax basiert, die von Datapoint 2200 Design geerbt ist. Diese ursprüngliche Syntax wurde später in eine neue, etwas traditionellere, Zusammenbau-Sprachform für diesen denselben ursprünglichen 8008 Span umgestaltet. In ungefähr derselben Zeit wurde die neue Zusammenbau-Sprache auch erweitert, um die zusätzlichen Wenden-Möglichkeiten im fortgeschritteneren Span von Intel 8080 anzupassen (die 8008, und 8080 hat eine Sprachteilmenge geteilt, ohne vereinbar zu sein binär; jedoch, die 8008 war vereinbar mit Datapoint 2200 binär).

In diesem Prozess wurde das mnemonische, für die LAST, durch verschiedene Abkürzungen der Wörter LAST, LADEN und BEWEGUNG ersetzt, die mit anderen symbolischen Briefen vermischt ist. Der mnemonische Brief, für das Gedächtnis (Verweise angebracht durch HL), wurde aus innerhalb der Instruktion gehoben, die mnemonisch ist, um ein syntaktisch freistehender operand zu werden, während Register und Kombinationen von Registern sehr inkonsequent angezeigt geworden sind; irgendein durch abgekürzten operands (MVI D, LXI H und so weiter), innerhalb der Instruktion mnemonisch selbst (LDA, LHLD und so weiter), oder beide zur gleichen Zeit (LDAX B, STAX D und so weiter).

Illustration von vier Syntaxen, mit Proben der Entsprechung, oder (für 8086) sehr ähnlich, Last und Lager-Instruktionen.

Neue Syntax

Weil Intel Copyright auf ihrer Zusammenbau-Gedächtniskunst gefordert hatte, musste eine neue Zusammenbau-Syntax entwickelt werden. Dieses Mal wurde eine systematischere Annäherung verwendet:

• Alle Register und Register-Paare werden durch ihre vollen Namen ausführlich angezeigt
• Parenthesen werden durchweg verwendet, um "Speicherinhalt an" (Umweg oder Zeigestock dereferencing) mit Ausnahme von einigen Sprung-Instruktionen anzuzeigen.
• Die ganze Last und Lager-Instruktionen verwenden denselben mnemonischen Namen, LD, für die LAST (eine Rückkehr zu vereinfachtem Datapoint 2200 Vokabular); andere allgemeine Instruktionen, solche, die BEITRAGEN und INC, verwenden dasselbe, das unabhängig vom Wenden der Weise oder operand Größe mnemonisch ist. Das ist möglich, weil die operands selbst genug Information tragen.

Diese Grundsätze haben es aufrichtig gemacht, um Namen und Formen für alle neuen Z80 Instruktionen, sowie orthogonalizations von alten, solcher als zu finden.

Abgesondert vom Namengeben von Unterschieden, und trotz einer bestimmten Diskrepanz in der grundlegenden Register-Struktur sind der Z80 und die 8086 Syntax eigentlich isomorphous für einen großen Teil von Instruktionen. Nur ziemlich oberflächliche Ähnlichkeiten (wie das Wort MOV oder der Brief X, für das verlängerte Register) bestehen zwischen den 8080 und 8086 Zusammenbau-Sprachen, obwohl 8080 Programme in 8086 Gegenstand-Code mit einem speziellen Monteur gesammelt oder in 8086 Zusammenbau-Sprache durch ein Übersetzer-Programm übersetzt werden können.

Befehlssatz und Verschlüsselung

Der Z80 verwendet 252 aus den verfügbaren 256 Codes als einzelnes Byte opcodes ("Wurzelinstruktion"); die vier restlichen Codes werden umfassend als opcode Präfixe verwendet: CB und HRSG. ermöglichen Extrainstruktionen und DD, oder FD wählt IX+d oder IY+d beziehungsweise (in einigen Fällen ohne Versetzung d) im Platz von HL aus. Dieses Schema gibt dem Z80 eine Vielzahl von Versetzungen von Instruktionen und Registern; Zilog kategorisiert diese in 158 verschiedene "Instruktionstypen", von denen 78 dasselbe als diejenigen von Intel 8080 sind (Operation von 8080 Programmen auf einem Z80 erlaubend). Die Zilog Dokumentation weitere Gruppeninstruktionen in die folgenden Kategorien:

• Arithmetische 8-bit- und Logikoperationen
• 16-Bit-Arithmetik
• 8-Bit-Last
• 16-Bit-Last
• Bohrersatz, Rücksetzen und Test
• Nennen Sie, geben Sie zurück, und fangen Sie wiederan
• Austausch, Block-Übertragung und Suche
• Allgemeine Zweck-Arithmetik und Zentraleinheit kontrollieren
• Eingang und Produktion
• Sprung
• Lassen Sie rotieren und wechseln Sie aus

Multiplizieren Sie nicht Instruktion ist im ursprünglichen Z80 verfügbar. Verschiedene Größen und Varianten von Hinzufügungen, Verschiebungen, und rotieren haben sich etwas unterscheidende Effekten auf Fahnen, weil die Fahne beeinflussenden Eigenschaften der 8080 kopiert wurden. Ladeanweisungen betreffen die Fahnen (abgesehen vom speziellen Zweck I und R-Register-Lasten) nicht. Die Index-Registerbefehle sind nützlich, um Codegröße zu reduzieren, und, während einige von ihnen nicht viel schneller sind als "gleichwertige" Folgen von einfacheren Operationen, sparen sie auch Ausführungszeit indirekt, indem sie das Bedürfnis reduzieren, Register zu sparen und wieder herzustellen. Das 10-jährige neuere mikrocodierte Z180 Design konnte mehr "Span-Gebiet" am Anfang gewähren, eine ein bisschen effizientere Durchführung erlaubend (einen breiteren ALU, unter anderem verwendend), ähnliche Dinge können für den Z800, Z280 und Z380 gesagt werden. Jedoch erst als völlig pipelined wurde eZ80 2001 gestartet, dass jene Instruktionen schließlich ungefähr so mit dem Zyklus effizient geworden sind, wie es technisch möglich ist, sie, d. h. gegeben mit der Fähigkeit verbundener Z80 encodings zu machen, 8 Bit gelesen zu tun oder jeden Uhr-Zyklus zu schreiben. Ähnlich sind Instruktionen für 16-Bit-Hinzufügungen (11 Uhren) im ursprünglichen Z80 nicht besonders schnell; dennoch sind sie über zweimal so schnell wie das Durchführen derselben Berechnungen mit 8-Bit-Operationen, und ebenso wichtig, sie reduzieren Register-Gebrauch.

Undokumentierte Instruktionen

Die Index-Register, IX und IY, waren als flexible 16-Bit-Zeigestöcke beabsichtigt, die Fähigkeit erhöhend, Gedächtnis, Stapel-Rahmen und Datenstrukturen zu manipulieren. Offiziell wurden sie als 16 Bit nur behandelt. In Wirklichkeit wurden sie durchgeführt, weil sich ein Paar des 8-Bit-Paares auf dieselbe Mode wie das HL-Register einschreibt, das entweder als 16 Bit oder getrennt als die Hohen und Niedrigen Register zugänglich ist. Sogar die binären opcodes (Maschinensprache) waren identisch, aber sind durch ein neues opcode Präfix vorangegangen. Zilog hat den opcodes veröffentlicht und hat Gedächtniskunst für die beabsichtigten Funktionen verbunden, aber hat die Tatsache nicht dokumentiert, dass jeder opcode, der Manipulation der H- und L-Register erlaubt hat, für die 8-Bit-Teile der IX und IY-Register ebenso gültig war. Als ein Beispiel wird der opcode 26., der von einem unmittelbaren Byte-Wert (LD H, n) gefolgt ist, diesen Wert ins H-Register laden. Wenn man dieser Zwei-Byte-Instruktion mit dem opcode Präfix des IX Registers DD vorangeht, würde stattdessen auf die bedeutendsten 8 Bit des IX Registers hinauslaufen, das mit diesem demselben Wert wird lädt. Eine bemerkenswerte Ausnahme dazu würde Instruktionen sein, die LD H, (IX+d) ähnlich sind, die sowohl vom HL als auch von IX oder IY-Register in derselben Instruktion Gebrauch machen; in diesem Fall wird das DD Präfix nur auf den (IX+d) Teil der Instruktion angewandt.

Es gibt mehrere andere undokumentierte Instruktionen ebenso. Undokumentierte oder ungesetzliche opcodes werden durch den Z80 nicht entdeckt und haben verschiedene Effekten, von denen einige nützlich sind. Jedoch, da sie nicht ein Teil der formellen Definition des Befehlssatzes sind, wie man versichert, arbeiten verschiedene Durchführungen des Z80 derselbe Weg für jeden undokumentierten opcode nicht.

Instruktionsausführung

Jede Instruktion wird in Schritten durchgeführt, die gewöhnlich genannte Maschinenzyklen sind (M Zyklen), von denen jeder zwischen drei und sechs Uhr-Perioden (T-Zyklen) nehmen kann. Jede M Zyklus entspricht grob zu einem Speicherzugang und/oder innerer Operation. Viele Instruktionen enden wirklich während des M1 der folgenden Instruktion, die als ein herbeiholen/durchführen Übergreifen bekannt ist.

Die Z80 Maschinenzyklen sind sequenced durch eine innere Zustandmaschine, die jede M Zyklus aus 3, 4, 5 oder 6 T-Zyklen abhängig vom Zusammenhang baut. Das vermeidet beschwerliche asynchrone Logik und lässt sich die Kontrollsignale durchweg an einer breiten Reihe von Uhr-Frequenzen benehmen. Natürlich bedeutet es auch, dass ein höherer Frequenzkristall verwendet werden muss als ohne diese Unterteilung von Maschinenzyklen (etwa 2-3mal höher). Es bezieht dichtere Voraussetzungen an Speicherzugriffszeiten jedoch nicht ein, weil eine hohe Entschlossenheitsuhr genauere Kontrolle des Gedächtnisses timings erlaubt und Gedächtnis deshalb in der Parallele mit der Zentraleinheit in einem größeren Ausmaß (d. h. das Sitzen weniger müßig) aktiv sein kann, effizienteren Gebrauch der verfügbaren Speicherleistung erlaubend. Für die Instruktionsausführung verbindet der Z80 zwei volle Uhr-Zyklen in eine lange Speicherzugriffsperiode (das M1-Signal), der normalerweise letzt nur ein Bruchteil eines (längeren) Uhr-Zyklus in einem asynchroneren Design (wie die 6800, oder ähnlich) würde.

Gedächtnis, besonders EPROM, sondern auch Blitz, war allgemein verglichen mit den Zustandmaschinensubzyklen (Uhr-Zyklen) verwendet in zeitgenössischen Mikroprozessoren langsam. Der kürzeste Maschinenzyklus, der in eingebetteten Designs sicher verwendet werden konnte, ist deshalb häufig durch Speicherzugriffszeiten beschränkt worden, nicht durch die maximale Zentraleinheitsfrequenz (besonders so während des Hauscomputerzeitalters). Jedoch hat sich diese Beziehung während der letzten Jahrzehnte besonders bezüglich SRAM langsam geändert; cacheless, Designs des einzelnen Zyklus wie der eZ80 sind deshalb viel bedeutungsvoller kürzlich geworden.

Vereinbare Peripherie

Zilog hat mehrere peripherische Teile für den Z80 eingeführt, der alle das Z80's Unterbrechungsbehandlungssystem und den Eingabe/Ausgabe-Adressraum unterstützt haben. Diese haben den CTC (Gegenzeitmesser-Stromkreis eingeschlossen), der SIO (Serieneingangsproduktion), der DMA (Direkter Speicherzugang), der PIO (Paralleleingabe-Produktion) und der WURFPFEIL (Asynchroner Doppelempfänger-Sender). Da sich das Erzeugnis, niedrige Macht entwickelt hat, wurden schnelllaufende und CMOS Versionen dieser Chips erzeugt.

Wie die 8080, 8085 und 8086 Verarbeiter, aber verschieden von Verarbeitern wie Motorola 6800 und MOS Technologie 6502, hatte der Z80 und 8080 eine getrennte Kontrolllinie und Adressraum für Eingabe/Ausgabe-Instruktionen. Während einige Z80-basierte Computer kartografisch dargestellte Geräte des Eingangs/Produktion "des Motorola-artigen" Gedächtnisses verwendet haben, gewöhnlich wurde der Eingabe/Ausgabe-Raum verwendet, um einen von den vielen Zilog peripherische mit dem Z80 vereinbare Chips anzureden. Zilog Eingabe/Ausgabe-Chips haben die Z80's neuen Unterbrechungen des Verfahrens 2 unterstützt, die Unterbrechungsbehandlung für die große Anzahl der Peripherie vereinfacht haben.

'Undokumentierter' 16-Bit-I/O-addressing

Der Z80 wurde als das Unterstützen des 16 Bit (64 Kilobytes) Speicherwendens, und 8 Bit (256 Häfen) I/O-addressing offiziell beschrieben. Sorgfältig auf das Hardware-Bedienungshandbuch schauend, kann es gesehen werden, dass alle Eingabe/Ausgabe-Instruktionen wirklich den kompletten 16-Bit-Adressbus behaupten. (C), reg und IN reg, legt (C) den Inhalt der kompletten 16 Bit v. Chr. schreiben sich auf dem Adressbus ein; (n), A und IN A, legt (n) den Inhalt Ein Register auf b8-b15 des Adressbusses und n auf b0-b7 des Adressbusses. Ein Entwerfer konnte beschließen, den kompletten 16-Bit-Adressbus auf Eingabe/Ausgabe-Operationen zu decodieren, um diese Eigenschaft auszunutzen, oder die hohe Hälfte des Adressbusses zu verwenden, um Subeigenschaften des Eingabe/Ausgabe-Geräts auszuwählen. Diese Eigenschaft ist auch verwendet worden, um Entzifferungshardware-Voraussetzungen, solcher als im Amstrad CPC und ZX81 zu minimieren.

Die zweiten Quellen und Ableitungen

Die zweiten Quellen

Mostek, der den ersten Z80 für Zilog erzeugt hat, hat es als zweite Quelle als MK3880 angeboten. SGS-THOMSON (jetzt STMicroelectronics) war eine zweite Quelle auch mit ihrem Z8400. Sharp und NEC haben die zweiten Quellen für den NMOS Z80, der LH0080 und µPD780C beziehungsweise entwickelt. Der µPD780C wurde im Sinclair ZX80 und ZX81, ursprüngliche Versionen des ZX Spektrums und mehrere MSX Computer, und in Musiksynthesizern wie Oberheim OB-8 und andere verwendet. Der LH0080 wurde in verschiedenen Hauscomputern und Personalcomputern verwendet, die von Sharp und anderen japanischen Herstellern, einschließlich Sony MSX Computer und mehrere Computer in der Reihe von Sharp MZ gemacht sind.

Toshiba hat eine CMOS-Version, den TMPZ84C00 gemacht, dem geglaubt (aber nicht nachgeprüft wird), dasselbe Design zu sein, das auch von Zilog für seinen eigenen CMOS Z84C00 verwendet ist. Es gab auch Z80-Chips, die von GoldStar (Deckname LG) und die BU18400 Reihe von Z80-Klonen (einschließlich DMA, PIOS, CTC, WURFPFEILS und SIO) in NMOS und von ROHM Electronics gemachtem CMOS gemacht sind.

In Ostdeutschland wurde ein Klon ohne Lizenz des Z80, bekannt als der U880, verfertigt. Es war sehr populär und wurde in den Computersystemen von Robotron und VEB Mikroelektroniks Mühlhausens (z.B die KC85-Reihe) und auch in vielen selbst gemachten Computersystemen verwendet (ab. SETZER JU+TER). In Rumänien konnte ein anderer Klon ohne Lizenz gefunden, MMN80CPU genannt und von Microelectronica erzeugt werden, der in Hauscomputern wie TIM-S, HC, KOBRA verwendet ist.

Außerdem wurden mehrere Klone von Z80 in der Sowjetunion, bemerkenswerte geschaffen, die der T34BM1, auch genannt КР1858ВМ1 sind (dem russischen 8080-Klone-KR580VM80A anpassend) Die erste Markierung wurde in der Vorproduktionsreihe verwendet, während das zweite für eine größere Produktion verwendet werden musste. Obwohl, wegen des Zusammenbruchs der sowjetischen Mikroelektronik gegen Ende der 80er Jahre, es noch viele T34BM1s gibt als КР1858ВМ1s.

Ableitungen

Vereinbar mit dem ursprünglichen Z80:

• Hitachi hat den HD64180, einen mikrocodierten und teilweise dynamischen Z80 in CMOS, mit auf der Span-Peripherie und einem einfachen MMU das Geben eines 1-Mb-Adressraums entwickelt. Es war der spätere zweite sourced durch Zilog, am Anfang als der Z64180, und dann in der Form des ein bisschen modifizierten Z180, der Busprotokoll und an Z80 peripherische Chips besser angepassten timings hat. Z180 ist aufrechterhalten und weiter unter dem Namen von Zilog entwickelt worden, die neuesten Versionen, die auf dem völlig statischen S180/L180 Kern mit der sehr niedrigen Macht basieren, ziehen und EMI (Geräusch).
• Toshiba hat die 84 Nadel Z84013 / Z84C13 und die 100 Nadel Z84015 / Z84C15 Reihe "intelligenter peripherischer Kontrolleure entwickelt" grundsätzlich gewöhnlicher NMOS und CMOS Z80 Kerne mit der Z80 Peripherie, beobachten Sie Hund-Zeitmesser, Macht auf dem Rücksetzen, und warten Sie auf Zustandgenerator auf demselben Span. Verfertigt von Sharp sowie Toshiba. Diese Produkte sind heute der zweite sourced durch Zilog.
• Der 32-Bit-Z80 vereinbarer Zilog Z380, eingeführter 1994, hat überlebt, aber nie echten Schwung gewonnen; es wird hauptsächlich in der Telekommunikationsausrüstung verwendet.
• Zilog völlig pipelined Z80 vereinbarer eZ80 mit 8/16/24-bit Wortlänge und einem geradlinigen 16-Mb-Adressraum wurde 2001 vorgestellt. Es besteht in Versionen mit auf dem Span SRAM und/oder Blitz-Gedächtnis, sowie mit der einheitlichen Peripherie. Eine Variante hat auf dem Span MAC (Mediazugriffskontrolleur), und verfügbare Software schließt einen TCP/IP-Stapel ein. Im Vergleich mit dem Z800 und Z280 gibt es nur einige zusätzliche Instruktionen (in erster Linie WEIDEN, ERBSEN, und variable Adresse lädt 16/24-bit), aber Instruktionen werden stattdessen zwischen 2- und 11mal als Uhr-Zyklus effizient als auf dem ursprünglichen Z80 (mit einem Mittelwert ungefähr 3-5mal) durchgeführt. Es wird zurzeit für Uhr-Frequenzen bis zu 50 MHz angegeben.
• Kawasaki hat den binären vereinbaren KL5C8400 entwickelt, der etwa 1.2-1.3mal als Uhr-Zyklus effizient als der ursprüngliche Z80 ist und an bis zu 33 MHz abgestoppt werden kann. Kawasaki erzeugt auch die KL5C80A1x Familie, die Peripherie sowie einen kleinen RAM auf dem Span hat; es ist ungefähr als Uhr-Zyklus effizient als der eZ80 und kann an bis zu 10 MHz (2006) abgestoppt werden.
• Die Audioverarbeiter-Familie von Halbleiter der chinesischen Handlungen von Chips (ATJ2085 und andere) enthält einen Z80-vereinbaren MCU zusammen mit dem gewidmeten DSP Verarbeiter von 24 Bit. Diese Chips werden in vielen MP3 und Mediaspieler-Produkten verwendet.

Nichtvereinbar:

• Die Toshiba TLCS 900 Reihen der Großserie (größtenteils OTP) Mikrokontrolleure basieren auf dem Z80; sie teilen dasselbe grundlegend v. Chr., DE, HL, IX, IY Register-Struktur, und größtenteils dieselben Instruktionen, aber sind vereinbar nicht binär, während der vorherige TLCS 90 Z80-vereinbar ist.
• Die NEC 78K Reihe-Mikrokontrolleure basieren auf dem Z80; sie teilen dasselbe grundlegend v. Chr., DE, HL Register-Struktur, und hat ähnlich (aber verschieden genannt) Instruktionen; nicht binär vereinbar.

Teilweise vereinbar:

• Kaninchen-Halbleiter-Kaninchen 2000/3000/4000 Mikroprozessoren/Mikrokontrolleure basiert auf der HD64180/Z180 Architektur, obwohl sie vereinbar nicht völlig binär sind.

Nicht mehr erzeugt:

• ASCII Corporation R800 war ein schneller in MSX Computern von TurboR verwendeter 16-Bit-Verarbeiter; es war Software, aber nicht mit dem Z80 vereinbare Hardware (Signaltiming, pinout & Funktion von Nadeln unterscheiden sich vom Z80).
• Die unglückseligen NMOS von Zilog Z800 und CMOS Z280 waren ziemlich schnelle Z80-Durchführungen (vor dem HD64180 / Z180) mit dem paginierten MMU Adressraum von 16 Mb; sie haben viele orthogonalizations und Wenden-Weisen zum Z80 Befehlssatz hinzugefügt, aber waren zu kompliziert und Minicomputer, der angeregt ist, eine natürliche Wahl für am meisten eingebettete Anwendungen zu sein. Minicomputer-Eigenschaften solcher als, Benutzer und Systemweisen, Mehrverarbeiter-Unterstützung, auf dem Span MMU, auf der Span-Instruktion und dem geheimen Datenlager wurde und so weiter eher so mehr Kompliziertheit gesehen als wie Funktionalität und Unterstützung für (gewöhnlich Elektronik-orientiert) eingebetteter Systementwerfer, es haben es auch, sehr hart gemacht, um Instruktionsausführungszeiten vorauszusagen. Im Gegensatz ist die Ebene CMOS Z80 populär, neben dem vereinbaren Z180 und den eZ80 Familien geblieben.

FPGA und ASIC Versionen

Ein kommerzieller, funktionell gleichwertiger, Zentraleinheitskern ist der Evatronix CZ80CPU, verfügbar als synthesizable VHDL oder Quellcode von Verilog, für die Großserie ASICs, oder als Postsynthese EDIF netlists, für niedrig-bändigen FPGAs von Actel, Altera, Lattice oder Xilinx.

Freie Versionen sind:

• T80, verfügbar als VHDL Quellen laut einer BSD Stil-Lizenz. Einmal synthetisiert, kann bis zu 35 MHz auf einem Xilinx Spartaner II FPGA abgestoppt werden.
• TV80, verfügbar als Quellen von Verilog laut einer BSD Stil-Lizenz. Einmal synthetisiert, kann bis zu 80 MHz auf einem Altera Cyclone III FPGA abgestoppt werden.
• NextZ80, verfügbar als Quellen von Verilog laut einer LGPL-Lizenz. Einmal synthetisiert, kann bis zu 37 MHz auf einem Altera Cyclone III FPGA abgestoppt werden.
• Y80, verfügbar als Quellen von Verilog mit testbench und Entwicklerdokumentation. Einmal synthetisiert, kann bis zu 45 MHz auf einem Altera Cyclone III FPGA abgestoppt werden. Zurzeit enthalten Quellen einige Fehler, der normale Zentraleinheitsoperation verhindert.

Für die große Produktionsreihe ist es viel preiswerter, eine traditionelle Lösung (oder ASIC) zu verwenden, als ein FPGA jedoch.

Softwarewetteifer

Der Softwarewetteifer des Z80 Befehlssatzes auf modernen PCs läuft schneller, als die ursprüngliche Z80 Zentraleinheit gelaufen ist und für Hauscomputersimulatoren (wie Amstrad CPC, MSX und Sinclair ZX Spectrum) und auch für Videospiel-Emulatoren wie MAME verwendet wird, der Arkade-Videospiele durchführt. SIMH eifert mit MITS Altair 8800 Computer mit Intel 8080, Zilog Z80 oder Verarbeitern von Intel 8086 wett.

Bemerkenswerter Gebrauch

Tischcomputer

Während des Endes der 1970er Jahre und Anfang der 1980er Jahre wurde der Z80 in einer großen Zahl von ziemlich anonymen geschäftsorientierten Maschinen mit dem BEDIENUNGSFELD/M Betriebssystem, eine Kombination verwendet, die den Markt zurzeit beherrscht hat.

Zwei wohl bekannte Beispiele von Z80+CP/M Geschäftscomputern sind der tragbare Osborne 1 und die Reihe von Kaypro. Forschungsmaschinen haben 380Z und 480Z Mikrocomputer verfertigt, die mit einem dünnen Typ Ethernet LAN und BEDIENUNGSFELD/NETZ 1981 vernetzt waren. Andere Hersteller solcher Systeme haben Televideo, Xerox (der 820. anordnen) und mehrere dunklere Unternehmen eingeschlossen. Einige Systeme verwendet, Betriebssystemsoftware stark mehrbeanspruchend, um einen Verarbeiter zwischen mehreren gleichzeitigen Benutzern zu teilen.

In den Vereinigten Staaten die Radiobude hat TRS-80, eingeführt 1977, den Z80 verwendet, wie das Folgen auf Modellen II, III, IV getan hat und Modell V vorgeschlagen hat.

Im Vereinigten Königreich hat Forschung von Sinclair den Z80 und Z80A in seinem ZX80, ZX81 und ZX Spektrum Hauscomputer verwendet. Amstrad hat sie in ihrem Amstrad CPC Reihe verwendet.

Der Kommodore 128 hat einen Z80 Verarbeiter neben seiner MOS Technologie 8502 Verarbeiter für die Vereinbarkeit des BEDIENUNGSFELDES/M gezeigt.

Andere 6502 Architektur-Computer auf dem Markt zurzeit, wie die BBC Mikro-, Apple II und die 6510 haben Kommodore 64, gestützt

konnte vom Z80 mit einer Außeneinheit, einer Einfügefunktionskarte oder einer Vergrößerungspatrone Gebrauch machen. Der Microsoft Z-80 SoftCard für den Apple II war eine besonders erfolgreiche Erweiterungskarte und eines von wenigen Hardware-Produkten des Microsofts des Zeitalters.

Acer, früher Mehrtechnologie, hat den Mikroprofessor I, 1981 vorgestellt. Es wurde als ein einfaches und billiges Lehrsystem für den Z80 Mikroprozessor entworfen. Zurzeit wird es noch verfertigt und von Flite Electronics International Limited in Southampton, England verkauft

Eingebettete Systeme und Verbraucherelektronik

Der Zilog Z80 ist lange ein populärer Mikroprozessor in eingebetteten Systemen und Mikrokontrolleur-Kernen gewesen, wo es im weit verbreiteten Gebrauch heute bleibt. Die folgende Liste stellt Beispiele solcher Anwendungen des Z80 einschließlich des Gebrauches in Verbraucherelektronik-Produkten zur Verfügung.

Industrie

• Büromaterial wie Matrixdrucker, Faxgeräte, Anrufbeantworter und Fotokopiergeräte ist bekannte Beispiele.
• Programmierbare Industrielogikkontrolleure (PLCs) verwenden den Z80 in Zentraleinheitsmodulen, für Hilfsfunktionen wie analoge Eingabe/Ausgabe, oder in Nachrichtenmodulen.
• Es ist auch in Robotern, zum Beispiel für die Spracherkennung und Aufgaben der niedrigen Stufe wie Servoverarbeiter in der Auswahl und Platz-Maschinen verwendet worden.
• RS232 multiplexers, große Anzahl des alten Stils "Terminals" zu Minicomputern oder Großrechner verbindend, hat Reihe von Z80 CPU/SIO Ausschüsse verwendet.
• Anwendungen wie Fernsehen senden Visionsmixer haben den Z80 für eingebettete Echtzeitteilaufgaben verwendet.
• Es ist auch in den Festplatten der Seagate Technologie und anderer Hersteller verwendet worden.
• Kreditkartenkonsolen, Kraftstoffpumpen kontrollierend, haben Z80 Zentraleinheit verwendet, und PIOs (patentieren die Vereinigten Staaten 4930665, 4962462 und 5602745).
• Mehrere PC-Vergrößerungskarten, wie Adaptecs SCSI Ausschüsse, haben den Z80/Z180 und die peripherischen Chips verwendet.
• Z80/Z180/Z380 sind in der Fernmeldeausrüstung wie Telefonschalter und verschiedene Arten von Modems verwendet worden.
• Der Stofor Nachrichtenschalter, verwendet umfassend von Banken und Maklern im Vereinigten Königreich war gestützter Z80.
• Registrierkassen und Lager-Verwaltungssysteme
• Hausautomation, Radiosprinkler-Kontrolle und Radioineinandergreifen mit dem N8VEM öffnen Quellsystem des selbst gebrauten Biers.
• Alkoholtestgerät-Ausrüstung von Strafverfolgungsagenturen verwendet.

Verbraucherelektronik

• Verschiedene wissenschaftliche und grafisch darstellende Rechenmaschinen verwenden den Z80, einschließlich der Instrumente TI-73, TI-81, TI-82, TI-83, TI-83 von Texas +, TI-84 +, TI-85 und TI-86 Reihe.
• Der ganze Typ S1 MP3 Player Digitalaudiospieler verwendet den Z80 Befehlssatz.
• Z80 wurde häufig in Münzarkade-Spielen verwendet, und wurde als die Hauptzentraleinheit, gesunde oder Videocoprozessoren allgemein verwendet. Pac-Mann-Arkade-Spiele zeigen einen einzelnen Z80 als die Hauptzentraleinheit. Galaxian und Arkade-Spiele wie König & Ballon und Kontrolle-Mann, die Namco Galaxian boardset auch verwenden, verwenden einen Z80 als die Hauptzentraleinheit. Anderer Namco hat Arkade-Spiele wie Galaga und andere Spiele lizenziert, die Namco Galaga boardset wie Bosconian verwenden, Gegraben, Xevious Graben, und Fantastische Xevious drei Z80 Mikroprozessoren verwenden, die in der Parallele für die Hauptzentraleinheit, die Grafik und den Ton laufen.
• Es wurde auch in Hausvideospiel-Konsolen wie ColecoVision, Sega Master-System und Sega Spielzahnrad-Videospiel-Konsolen, als ein Audiocoprozessor in der Sega Mega Drive und als ein Audiokontrolleur und Coprozessor zu Motorola 68000 im SNK Neo-Geo gefunden.
• Die Spieljunge- und Spieljunge-Farbe von Nintendo tragbare Spielsysteme hat einen 8080 abgeleiteten Verarbeiter mit einigen Z80 Instruktionen hinzugefügt (CB-Präfix) sowie einzigartige Wenden-Weisen der Autozunahme/Verminderung verwendet. Die Zentraleinheit war Sharp Corporation LR35902, der an 4.19 MHz läuft.
• In Russland wurden Z80 und seine Klone in mehrfunktionellen Landlinienkopfhörern mit dem Anrufer-Personalausweis weit verwendet

Musikinstrumente

• MIDI Ablaufsteuerungen wie Emu 4060 Polyfone Tastatur und Ablaufsteuerung, Zyklus MITGLIEDER DES PARLAMENTS und Roland MSQ700 wurden um den Z80, gebaut
• MIDI Kontrolleure und Schalter wie Waldorf-Midi-Bucht-Mb 15 und andere.
• Mehrere polyfone analoge Synthesizer haben es für die Tastatur-Abtastung (auch Räder, Knöpfe, Anzeigen...) und D/A oder PWM Kontrolle von analogen Niveaus verwendet; in neueren Designs, manchmal sequencing und/oder MIDI-Kommunikation. Der Z80 wurde auch häufig an der gesunden Generation selbst beteiligt; LFOs, Umschlag-Generatoren und so weiter durchführend. Bekannte Beispiele schließen ein:
• Folgender Stromkreis-Hellseher 5, Hellseher 10, Hellseher 600, Sechs-Trak, Multitrak, MAX und Spalt 8
• MemoryMoog sechsstimmiger Synthesizer
• Oberheim OB-8 achtstimmiger Synthesizer mit MIDI
• Roland Jupiter 8 achtstimmiger Synthesizer
• Ausfallende Digitalsynthesizer wie der Emulator I, Emulator II und 12-Bit-Probierer von Akai S700,
• sowie Trommel-Maschinen wie der Emu SP-12, Emu SP-1200, Emu Drumulator und die Folgenden Stromkreise Drumtraks, verwendete Z80 Verarbeiter.
• Viele Lexikalhallgeräte (PCM70, LXP15, LXP1, MPX100) haben einen oder mehr Z80s für die Benutzerschnittstelle und LFO Generation verwendet, wo hingebungsvolle Hardware DSP-Funktionen zur Verfügung gestellt hat.
• Der Abgeordnete von ADA 1. Ein MIDI kontrollierte Vakuumtube, Gitarrenvorverstärker.

Siehe auch

• Kleiner C
• BDS C
• Kleines Gerät C Bearbeiter
• Z88DK
• ABGEORDNETER/M
• SymbOS
• S-100 Bus
• Digital Group
• Liste von Hauscomputern durch die Kategorie
• Vasm

Kommentare

Weiterführende Literatur

• Mikroprofessor I Z80 Systemhardware, vereinigter coursework & Schulungshandbücher.

Außenverbindungen

• Zilog Z80 Produktfamilie
• Z80-Familienbeamter unterstützt Seite
• Z80 Softwareemulatoren
• Und doch ein anderer Z80 Emulator durch AG (YAZE-AG)
• Bildungswerkzeug einschließlich eines Z80-basierten vorgetäuschten Ausschusses
• Flite Electronics: Hersteller des Z80 Mikroprofessor-Lehrsystems
• Freier Z80 Zentraleinheitskern (VHDL Code), (Code von Verilog)
• Der undokumentierte Z80 dokumentierter
• N8VEM SBC
• mdfs.net: Z80 opcode verzeichnen
• Mostek Z80 Verarbeiter technisches Handbuch
• Scharfer LH0080 an der Zentraleinheitswelt