Zilog Z80

Klon mikroprocesora Z80 firmy NEC na płycie ZX Spectrum

Klon Z80A firmy SHARP

Oryginalny Z80 firmy Zilog

Schemat wyprowadzeń Z80: A0÷A15 - jednokierunkowa trójstanowa 16-bitowa szyna adresowa służąca do adresowania zarówno pamięci, jak i portów wejścia/wyjścia, D0÷D7 - dwukierunkowa, trójstanowa 8-bitowa szyna danych pozostałe wyprowadzenia to sygnały sterujące pracą Z80

Mikroprocesor Z80 powstał na fali entuzjazmu wywołanego przez mikroprocesor Intel 8080. Wtedy to grupa pracowników Intela odeszła od firmy, by założyć własne przedsiębiorstwo o nazwie Zilog. W nowej firmie opracowano projekt mikroprocesora opartego na Intel 8080. Nowy układ o nazwie Z80 wszedł do sprzedaży w lipcu 1976 roku i natychmiast szturmem zdobył rynek.

Niemałą zasługę w zyskaniu popularności odegrała w Z80 zgodność programowa z 8080 - systemy oparte na Z80 bez większych problemów mogły korzystać z bogatej, istniejącej już, bazy oprogramowania (w tym systemu operacyjnego CP/M).

[edytuj] Charakterystyka

8-bitowa magistrala danych;
16-bitowa magistrala adresowa - możliwość zaadresowania 64kB pamięci RAM i obszaru 64kB przestrzeni in/out (większość rozkazów operuje na przestrzeni pamięci, stąd też pobierany jest kod i na ten obszar wskazują rejestry adresowe (w tym PC i ukryty WR), przestrzeń in/out można porównać do pamięci RAM w procesorach RISC - dozwolone są najprostsze operacje zapisu/odczytu); wybór pomiędzy RAM a przestrzenią wejścia/wyjścia dokonywany był poprzez jedną z linii sterujących procesora, jego ignorowanie powodowałoby, że przestrzeń pamięci byłaby tożsama z przestrzenią portów i/o;
zasilanie i poziomy logiczne zgodne ze standardem TTL (za wyłączeniem zegara taktującego);
dodatkowe rozkazy umożliwiały użycie nowych technik adresowania pamięci oraz przerzucania obszarów pamieci;
wszystkie sygnały sterujące i obie magistrale dostępne wprost (bez multipleksowania);
obudowa typu DIL 40;
wbudowany układ odświeżania pamięci dynamicznej;
158 rozkazów, w tym 78 zgodnych z Intel 8080 (zachowana pełna wsteczna kompatybilność z 8080);
bardzo duży jak dla procesora 8-bitowego zestaw rejestrów wewnętrznych ogólnego przeznaczenia wraz z zestawem alternatywnych rejestrów (np. dla wygodnej obsługi przerwań) i rejestrami indeksowymi (np. dla wygodnej implementacji tablic) - A, F, A', F', B, C, D, E, H, L, B', C', D', E', H', L', IX, IY, SP, PC, WZ, IR;
zestaw rozkazów operujących na 16-bitowych danych (rejestry można było "sklejać" parami);
zegar (w zależności od wersji) do 8 MHz, podstawowy cykl rozkazowy 4 takty (teoretycznie zatem do 2 MIPS).

Dodatkową zaletą użycia Z80 była możliwość skorzystania z dobrze zaprojektowanych zewnętrznych układów ściśle współpracujących z jednostką centralną:

Z80 PIO - programowalny układ wejścia/wyjścia zawierający dwa 8-bitowe, niezależne, dwukierunkowe porty równoległe z priorytetową obsługa przerwań;
Z80 SIO - układ zawierający dwa niezależne porty szeregowe z priorytetową obsługa przerwań;
Z80 CTC - układ czasowy - zawierający dwa bloki, z których każdy może pracować jako licznik lub zegar z priorytetową obsługa przerwań;
Z80 DMA - układ zarządzający transmisją danych między urządzeniami wejścia/wyjścia a pamięcią;
Z80 DART - zubożona (i tańsza) wersja Z80 SIO;
Z80 COMBO - układ peryferyjny zawierający: pamięć RAM (256B), dwa układy czasowe, dwa porty szeregowe i układ kontroli przerwań.