زيلوج Z80

زيلوج Z80

Z80 صنع في يونيو 1976 حسب طابع التاريخ
معلومات عامة
انطلقت	مارس 1976
صمم بواسطة	فيديريكو فاجين وماساتوشي شيما
الشركة المصنعة المشتركة (ق)	Mostek و Synertek و Zilog و SGS-Thomson و NEC و Sharp و Toshiba و Rohm و GoldStar ( LG ) و Hitachi و National Semiconductor و [i] وغيرها
أداء
الأعلى. معدل ساعة وحدة المعالجة المركزية	2.5 ، 4 ، 6 ، 8 ميجاهرتز إلى 10 ميجاهرتز مع متغير CMOS يصل إلى 20 ميجاهرتز ومشتقات متوافقة ثنائية (من Zilog) حتى 33 و 50 ميجاهرتز
عرض البيانات	8 بت [1]
عرض العنوان	16 بت [1]
المواصفات المادية
الترانزستورات	8500 (عملية 4 ميكرومتر)
العبوة (العبوات)	40 سنًا DIP ، 44 سنًا PLCC ، 44 سنًا QFP
مقبس (مقابس)	غير قابل للتطبيق

دبوس حزمة رقاقة DIP40 الأصلي الخاص بـ Z80

Z80 هو معالج دقيق 8 بت قدمته Zilog كأول منتج للشركة الناشئة . تم تصميم Z80 بواسطة Federico Faggin في أواخر عام 1974 وقام بتطويره هو و 11 موظفًا لديه بدءًا من أوائل عام 1975. تم تسليم عينات العمل الأولى في مارس 1976 ، وتم طرحها رسميًا في السوق في يوليو 1976. مع عائدات من Z80 ، قامت الشركة ببناء مصانع الرقائق الخاصة بها ونمت إلى أكثر من ألف موظف خلال العامين التاليين. ^[2]

يعد Zilog Z80 امتدادًا متوافقًا مع البرامج وتحسينًا لـ Intel 8080 ، ومثله ، كان يستهدف بشكل أساسي الأنظمة المدمجة . على الرغم من استخدامها في هذا الدور ، أصبحت Z80 أيضًا واحدة من أكثر وحدات المعالجة المركزية استخدامًا في أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المنزلية من السبعينيات إلى منتصف الثمانينيات. ^{[3] [4]} كانت شائعة أيضًا في التطبيقات العسكرية ، والمعدات الموسيقية مثل المزج (مثل Roland Jupiter-8 ) ، وألعاب الأركيد التي تعمل بقطع النقود المعدنية في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات ، بما في ذلك Pac-Man .

قامت Zilog بترخيص Z80 لشركة Synertek و Mostek ومقرها الولايات المتحدة ، والتي ساعدتها في الإنتاج الأولي ، بالإضافة إلى الشركة المصنعة الأوروبية المصدر الثاني SGS . تم نسخ التصميم أيضًا من قبل العديد من المصنعين اليابانيين وأوروبا الشرقية والسوفيتية. ^[ii] حاز هذا على قبول Z80 في السوق العالمية حيث بدأت الشركات الكبيرة مثل NEC و Toshiba و Sharp و Hitachi في تصنيع الجهاز (أو النسخ أو التصاميم المتوافقة مع Z80).

في العقود الأخيرة ، أعاد Zilog التركيز على السوق المتنامي للأنظمة المضمنة ، وتم تقديم أحدث عائلة متحكم دقيق متوافقة مع Z80 ، eZ80 24 بت بالكامل مع نطاق عناوين خطي 16  ميجابايت ، بنجاح إلى جانب Z80 الأبسط و منتجات Z180 .

التاريخ

إعلان في مايو 1976 عن معالج Zilog Z-80 8 بت

صورة لتصميم المعالج الدقيق Zilog Z80 الأصلي في nMOS ذي حمل النضوب . الحجم الإجمالي للقالب هو 3545 × 3350 ميكرومتر. (تم تصنيع هذه الشريحة الفعلية في عام 1990.)

CMOS Z80 في حزمة مسطحة رباعية

التاريخ المبكر

عمل الفيزيائي والمهندس Federico Faggin في Intel على تصميم المعالجات الدقيقة . في Fairchild Semiconductor ، ولاحقًا في Intel ، كان Faggin يعمل على تكنولوجيا تصنيع الترانزستور وأشباه الموصلات الأساسية. كما طور منهجية التصميم الأساسية المستخدمة للذاكرة والمعالجات الدقيقة في Intel وقاد العمل على Intel 4004 و Intel 8080 والعديد من الدوائر المتكاملة الأخرى. كان Masatoshi Shima هو المصمم الرئيسي للمنطق والمستوى الترانزستور للطرازين 4004 و 8080 تحت إشراف Faggin ، بينما كان رالف Ungermann مسؤولاً عن الجماركتصميم الدوائر المتكاملة . ^[5]

في أوائل عام 1974 ، لم تنظر إنتل إلى معالجاتها الدقيقة على أنها منتجات تُباع بمفردها بقدر ما كانت وسيلة لبيع المزيد من منتجاتها الرئيسية ، مثل ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة وذاكرة القراءة فقط . وضعت إعادة التنظيم العديد من الأقسام المستقلة سابقًا تحت إشراف Les Vadasz ، وتم إنشاء مجموعة جديدة لتسويق المعالجات الدقيقة مباشرةً. في ذلك العام ، بلغ الركود 1973-1975 ذروته وقام Intel بتسريح عدد من الموظفين. ^[5] كل هذا أدى إلى أن يصبح فاجين مضطربًا ، ودعا Ungermann للخروج لتناول المشروبات وسأله عما إذا كان مهتمًا بتأسيس شركته الخاصة. وافق Ungermann على الفور ، وكما لم يكن لديه ما يفعله في Intel ، غادر في أغسطس أو سبتمبر ، تلاه Faggin ، الذي كان آخر يوم له في Intel كان Halloween 1974.^[6] عندما سمع شيما ، طلب القدوم إلى الشركة الجديدة أيضًا ، لكن لم يكن لديه تصميم حقيقي للمنتج أو مال ، طلبوا منه الانتظار. ^[7]

بدأت الشركة المشكلة حديثًا وغير المسماة في البداية في تصميم متحكم دقيق أحادي الشريحة يسمى 2001. التقوا مع Synertek لمناقشة التصنيع على خطوطهم ، وعندما بدأ Faggin في فهم التكاليف المتضمنة ، أصبح من الواضح أن منتجًا منخفض التكلفة مثل هذا لن تكون قادرة على التنافس مع تصميم من شركة لديها خطوط إنتاج خاصة بها ، مثل Intel. ثم بدأوا في التفكير في استخدام معالج دقيق أكثر تعقيدًا ، عُرف في البداية باسم Super 80 ، مع الميزة الرئيسية هي استخدامه ناقل +5 V ^[7] بدلاً من المعالجات الأكثر شيوعًا -5 و +5 و 12 V المستخدمة في تصميمات مثل 8080. كان المقصود من التصميم الجديد أن يكون متوافقًا مع 8080 ، ولكنه أضاف العديد من الميزات الرائعة لهاتف Motorola 6800 ، بما في ذلكتسجيلات الفهرس والمقاطعات المحسنة. ^[8]

استثمار إكسون ، يبدأ التطوير التفصيلي

بينما كان لا يزال قيد الإنشاء ، سمعت النشرة الإخبارية للصناعة Electronic News عنهم ونشرت قصة عن الشركة التي تم تشكيلها حديثًا. وقد جذب ذلك انتباه شركة Exxon Enterprises ، الذراع الاستثمارية للتكنولوجيا الفائقة لشركة Exxon . في ذلك الوقت ، في خضم الركود ، كان هناك القليل جدًا من رأس المال الاستثماري المتاح ، حيث تم إنفاق إجمالي 10 ملايين دولار للصناعة بأكملها في عام 1975. اتصل شخص من Exxon بالشركة التي لم تذكر اسمها بعد ، ^[7] و رتبت اجتماعًا أدى في النهاية إلى تقديم تمويل مبدئي قدره 500000 دولار في يونيو 1975. ^[9]

مع مناقشة التمويل والتصميم الذي سيتم بناؤه ، انضم شيما في فبراير 1975. ^[8] شرع شيما على الفور في إنتاج تصميم عالي المستوى ، مضيفًا عدة مفاهيم خاصة به. على وجه الخصوص ، استخدم خبرته في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة من NEC لإضافة مفهوم مجموعتين من سجلات المعالجات حتى يتمكنوا من الاستجابة بسرعة للمقاطعات . ^{[6] [iii]} بدأ Ungerman في تطوير سلسلة من وحدات التحكم ذات الصلة والرقائق الطرفية التي من شأنها أن تكمل التصميم. ^[10]

خلال هذه الفترة ، طورت شيما سمعة أسطورية لكونها قادرة على تحويل المفاهيم المنطقية إلى تصميم مادي في الوقت الفعلي ؛ أثناء مناقشة ميزة مقترحة ، غالبًا ما كان يقاطعها ويوضح مقدار المساحة التي ستشغلها الشريحة ويعترض على إضافتها إذا كانت كبيرة جدًا. ^[11] اكتمل المرور الأول في التصميم بحلول أبريل 1975. أكملت شيما تخطيطها المنطقي في بداية مايو. تم إصدار نسخة ثانية من التصميم المنطقي في 7 أغسطس وتفاصيل الحافلة بحلول 16 سبتمبر. اكتمل الشريط اللاصق في نوفمبر ، وتطلب تحويل الشريط إلى قناع إنتاج شهرين آخرين. ^[12]

بدأ Faggin بالفعل في البحث عن شريك إنتاج. بحلول هذا الوقت ، قام كل من Synertek و Mostek بإعداد خطوط إنتاج وضع النضوب التي يمكن استخدامها لإنتاج التصميم. بعد أن تحدثت إلى Synertek سابقًا ، اقترب منها Faggin أولاً. ومع ذلك ، طالب رئيس Synertek بمنح الشركة ترخيص مصدر ثان ، مما يسمح لها ببيع التصميم مباشرة. اعتقد فاجن أن هذا قد يعني أنه لا يمكنهم التنافس حتى لو أقاموا خطوطهم الخاصة ، وانتهى الاتفاق. ثم التفت إلى Mostek ، الذي وافق على شرط الحصرية بينما قامت Zilog بإعداد خطوطها ، وتم منحها في النهاية اتفاقية المصدر الثاني. ^[13]

بعد التفكير في العديد من الأسماء للشركة الجديدة ، والعثور عليها بشكل لا يُنسى لدرجة أنه لم يستطع تذكرها حتى بعد يوم واحد ، كان فاجين وأونغرمان يتجولان حول الأفكار القائمة على "المنطق المتكامل" عندما قال Ungermann "ماذا عن Zilog؟" وافق فاجين على الفور ، مشيرًا إلى أنه يمكنهم القول إنها "الكلمة الأخيرة في المنطق المتكامل". عندما التقيا في اليوم التالي واستدعاهما على الفور ، كان للشركة اسمها. ^[14]

في الإنتاج

تم إرجاع العينات الأولى من موستيك في 9 مارس 1976. ^[10] بحلول نهاية الشهر ، كانوا قد أكملوا أيضًا نظام التطوير القائم على المجمع . كان بعض دعم Z80 و ICs الطرفية قيد التطوير في هذه المرحلة ، وتم إطلاق العديد منها خلال العام التالي. من بينها Z80 CTC (عداد / مؤقت) ، Z80 ​​DMA (وصول مباشر للذاكرة) ، Z80 ​​DART (جهاز استقبال - مرسل غير متزامن مزدوج) ، Z80 ​​SIO (وحدة تحكم في الاتصال المتزامن) ، و Z80 PIO (إدخال / إخراج متوازي).

تم إطلاق Z80 رسميًا في يوليو 1976. ^[15] كان أحد العملاء الأوائل مشتريًا ، غير معروف لشركة Zilog ، وعمل لصالح شركة NEC. في ذلك الوقت ، اشتهرت شركات الإلكترونيات اليابانية بأخذ تصاميم الرقائق الأمريكية وإنتاجها بدون ترخيص. كان فريق Zilog قلقًا بشأن هذا الأمر ، وقد توصل Faggin إلى فكرة إضافة ترانزستورات يمكن تعديلها بدقة لتعمل بشكل مختلف عما قد يوحي به الفحص البصري. أضافت شيما ستة من هذه "الفخاخ" حول التصميم. في وقت لاحق ، أخبر مهندس داخل شركة NEC شيما أن المصائد أخرت جهود النسخ لمدة ستة أشهر. ^[16]

سمح الإطلاق الناجح لـ Faggin و Ungermann بالاقتراب من Exxon بحثًا عن تمويل لبناء مصنعهم الخاص. وافقت الشركة ، وبنت Zilog خط إنتاج بسرعة كبيرة. سمح لهم ذلك بالاستيلاء على حوالي 60 إلى 70٪ من إجمالي السوق لمبيعات Z80. ^[17] مع تشغيل خطهم الخاص ، تم منح Mostek الضوء الأخضر لبدء مبيعات إصداراتهم الخاصة ، MK3880 ، والتي قدمت مصدرًا ثانيًا للعملاء تفتقر إليه Intel. في ذلك الوقت ، كان المصدر الثاني يعتبر مهمًا للغاية لأن شركة ناشئة مثل Zilog قد تخرج عن العمل وتترك العملاء المحتملين عالقين. ^{[8] [4]}

مقارنة مع 8080

صمم Faggin مجموعة التعليمات لتكون ثنائية متوافقة مع 8080 ^{[18] [19]} بحيث يتم تشغيل معظم كود 8080 ، ولا سيما نظام التشغيل CP / M ومجمع Intel PL / M لـ 8080 (بالإضافة إلى الكود الذي تم إنشاؤه) غير معدل على وحدة المعالجة المركزية Z80 الجديدة. صمم Masatoshi Shima معظم الهندسة المعمارية الدقيقة بالإضافة إلى مستويات البوابة والترانزستور لوحدة المعالجة المركزية Z80 ، بمساعدة عدد صغير من المهندسين وأفراد التخطيط . ^{[20] [21]}شارك الرئيس التنفيذي Federico Faggin بشكل كبير في عمل تخطيط الرقاقة ، جنبًا إلى جنب مع شخصين متخصصين في التخطيط. وفقًا لـ Faggin ، كان يعمل 80 ساعة في الأسبوع من أجل تلبية الجدول الزمني الضيق الذي قدمه المستثمرون الماليون. ^[2]

قدمت Z80 العديد من التحسينات على 8080: ^[19]

• مجموعة تعليمات محسّنة تشمل:
  • نظام أكثر منطقية وفهمًا وقابلية للقراءة من فن الإستذكار لتعليمات المجمّع
  • تعليمات حركة بيانات 16 بت أكثر مرونة (تحميل ، أو LD) ، بما في ذلك بشكل حاسم مؤشر المكدس SP
  • أوضاع عنونة أكثر مرونة للإدخال / الإخراج إلى المنافذ الطرفية الخارجية
  • عنونة بت واحد لجميع السجلات والذاكرة ، بما في ذلك اختبار البت
  • ينقل / يدور على الذاكرة ويسجل بخلاف المجمع
  • محسّن وأكثر دقة (من 8080 السابقة) حساب BCD
  • قم بتدوير التعليمات لسلاسل رقم BCD في الذاكرة
  • طرح 16 بت ونفي 8 بت
  • حلقات البرنامج
  • عداد البرامج (PC) النسبي يقفز
  • نسخ الحظر ، وحظر الإدخال / الإخراج (I / O) ، وإرشادات البحث عن البايت. ^[22]
• علامة تجاوز مع دعم أفضل للمعاملات الحسابية ذات 8 و 16 بت الموقعة. ^{[الخامس]}
• يسجل فهرس IX و IY الجديد مع تعليمات عنونة القاعدة + الإزاحة المباشرة
• نظام مقاطعة أفضل :
  • نظام مقاطعة متجه أكثر تلقائية وعمومية ، الوضع 2 ، مخصص بشكل أساسي لخط عداد / مؤقتات Zilog ، DMA ووحدات التحكم في الاتصالات ، بالإضافة إلى نظام مقاطعة متجه ثابت ، الوضع 1 ، للأنظمة البسيطة مع الحد الأدنى من الأجهزة (مع وضع 0 الوضع المتوافق 8080). ^[23]
  • مقاطعة غير قابلة للقناع (NMI) ، والتي يمكن استخدامها للاستجابة لحالات انقطاع الطاقة أو غيرها من الأحداث ذات الأولوية العالية (والسماح لنظام Z80 البسيط بتنفيذ مخطط مقاطعة من مستويين بسهولة في الوضع 1 ).
• ملف تسجيل مكرر كامل ، ^[24] يمكن تبديله بسرعة ، لتسريع الاستجابة للمقاطعات مثل معالجات الأحداث غير المتزامنة السريعة أو المرسل متعدد المهام . على الرغم من أنها لم تكن مخصصة لسجلات إضافية للكود العام ، إلا أنها استخدمت بهذه الطريقة في بعض التطبيقات. ^{[السادس]}
• أجهزة أقل مطلوبة لإمداد الطاقة وتوليد الساعة وواجهة للذاكرة والإدخال / الإخراج
• مزود طاقة أحادي بجهد 5 فولت (8080 مطلوب −5 فولت ، +5 فولت ، +12 فولت).
• ساعة أحادية الطور 5 فولت (يحتاج 8080 إلى ساعة ذات سعة عالية (9 إلى 12 فولت) غير متداخلة ثنائية الطور ).
• تحديث DRAM المدمج ، والذي سيتطلب خلاف ذلك دوائر خارجية ، ما لم يتم استخدام SRAM ، وهو أكثر تكلفة وأقل كثافة (ولكن أسرع). ^{[السابع]}
• حافلات غير متعددة الإرسال (كان لدى 8080 إشارات حالة مضاعفة في ناقل البيانات).
• وظيفة إعادة الضبط الخاصة التي تمسح عداد البرنامج فقط ، بحيث يمكن استخدام وحدة معالجة مركزية واحدة Z80 في نظام تطوير مثل المحاكي داخل الدائرة . ^[25]

النجاح في السوق

استحوذت Z80 على 8080 ونسلها 8085 في سوق المعالجات ^[26] وأصبحت واحدة من أكثر وحدات المعالجة المركزية 8 بت شيوعًا والأكثر استخدامًا. ^{[3] [4]} ظلت بعض المنظمات مثل شركة بريتيش تيليكوم موالية لـ 8085 للتطبيقات المضمنة ، نظرًا لمعرفتها به وواجهة تسلسلية على الرقاقة وبنية المقاطعة. وبالمثل ، قامت شركة Zenith Data Systems بإقران 8085 مع 16 بت Intel 8088 في أول كمبيوتر MS-DOS ، Zenith Z-100 ، على الرغم من خبرتها السابقة مع Heathkit H89 و Z-89 الرائدين في Z80.منتجات. ومع ذلك ، تم تصنيع أجهزة كمبيوتر أخرى تدمج Z80 مع وحدات المعالجة المركزية الأخرى: راديو شاك TRS-80 موديل 16 مع Motorola 68000 ، و DEC Rainbow مع 8088 ، و Commodore 128 مع MOS 8502 .

كانت Zilog تنتج لاحقًا Z80 منخفضة الطاقة مناسبة لسوق الكمبيوتر المحمول المتنامي في أوائل الثمانينيات. أنتجت Intel CMOS 8085 (80C85) المستخدم في أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي تعمل بالبطاريات ، مثل الكمبيوتر المحمول المصمم من قبل Kyocera منذ أبريل 1983 ، والذي تم بيعه أيضًا بواسطة Tandy (مثل TRS-80 Model 100 ) و Olivetti و NEC. ومع ذلك ، في السنوات التالية ، ستهيمن إصدارات CMOS من Z80 (من كل من Zilog والشركات المصنعة اليابانية) على هذا السوق أيضًا ، في منتجات مثل Amstrad NC100 و Cambridge Z88 و Tandy's الخاصة WP-2.

ربما كان مفتاح النجاح الأولي لـ Z80 هو تحديث الذاكرة الحيوية المدمجة ، على الأقل في أسواق مثل CP / M وأجهزة الكمبيوتر المكتبية والمنزلية الأخرى. ( تستخدم معظم أنظمة Z80 المضمنة ذاكرة وصول عشوائي ثابتة لا تحتاج إلى تحديث.) قد يكون أيضًا نظام المقاطعة ذي المستويين البسيط ، أو على العكس من ذلك ، نظام المقاطعة العام متعدد المستويات المتسلسل مفيدًا في خدمة شرائح Z80 IO المتعددة. سمحت هذه الميزات ببناء الأنظمة باستخدام أجهزة دعم أقل وتخطيطات أبسط للوحة الدائرة.

ومع ذلك ، يدعي آخرون أن شعبيتها كانت بسبب السجلات المكررة التي سمحت بتبديل سريع للسياق أو معالجة أكثر كفاءة لأشياء مثل الرياضيات ذات الفاصلة العائمة مقارنة بوحدات المعالجة المركزية 8 بت مع عدد أقل من السجلات. (يمكن لـ Z80 الاحتفاظ بالعديد من هذه الأرقام داخليًا ، باستخدام HL'HL و DE'DE و BC'BC كسجلات 32 بت ، مع تجنب الاضطرار إلى الوصول إليها من ذاكرة الوصول العشوائي البطيئة أثناء الحساب.) ^[27]

بالنسبة لتصميم NMOS الأصلي ، زاد حد التردد العلوي المحدد على التوالي من 2.5  ميجا هرتز التمهيدية ، عبر 4 ميجا هرتز (Z80A) ، حتى 6 (Z80B) و 8 ميجا هرتز (Z80H). ^{[28] [29]} تم إنتاج إصدار NMOS كجزء 10 ميجاهرتز منذ أواخر الثمانينيات. تم تطوير إصدارات CMOS بحدود أعلى للتردد تتراوح من 4 ميجاهرتز إلى 20 ميجاهرتز للإصدار المباع اليوم. سمحت إصدارات CMOS بوضع استعداد منخفض الطاقة مع الاحتفاظ بالحالة الداخلية ، وليس لها حد تردد أقل . ^[viii] المشتقات المتوافقة تمامًا HD64180 / Z180 ^{[30] [31]} و eZ80محددة حاليًا لما يصل إلى 33 و 50 ميجا هرتز على التوالي.

تصميم

نموذج البرمجة ومجموعة التسجيل

رسم تخطيطي تقريبي للكتل لـ Z80: لا يوجد مُلصق مُخصص للإزاحة أو مُزايِد منفصل لـ R ، ولا حاجة لأكثر من سجل مؤقت واحد من 16 بت WZ (على الرغم من استخدام المزالج المتزايدة أيضًا كسجل مؤقت 16 بت ، في سياقات أخرى). يتم وضع مسجلات الكمبيوتر الشخصي والأشعة تحت الحمراء في مجموعة منفصلة ، مع جزء ناقل قابل للفصل ، للسماح بتحديث هذه السجلات بالتوازي مع بنك التسجيل الرئيسي. ^[32]

يعد نموذج البرمجة ومجموعة التسجيل الخاصة بـ Z80 تقليديًا إلى حد ما ، ويعتمدان في النهاية على بنية التسجيل الخاصة بـ Datapoint 2200 . تم تصميم Z80 كامتداد لـ Intel 8080 ، تم إنشاؤه بواسطة نفس المهندسين ، والذي كان بدوره امتدادًا لـ 8008 . كان 8008 أساسًا تطبيق PMOS لوحدة المعالجة المركزية المستندة إلى TTL لنقطة البيانات 2200. ^[ix]

سمح التصميم 2200 بإقران سجلات 8 بت H و L (عالية ومنخفضة) في سجل عنوان 16 بت HL. ^[x] في 8080 ، تمت إضافة هذا الاقتران إلى أزواج BC و DE أيضًا ، بينما تم تعميم HL للسماح بالاستخدام كمجمع 16 بت ، وليس مجرد سجل عناوين. قدم 8080 أيضًا وضع البيانات الفوري المهم 8 بت لعمليات التجميع ، وبيانات 16 بت الفورية لأحمال HL و BC و DE. علاوة على ذلك ، أصبح النسخ المباشر 16 بت بين HL والذاكرة ممكنًا الآن ، باستخدام عنوان مباشر.

لقد عمدت Z80 إلى زيادة هذا الأمر عن طريق جعل جميع أزواج التسجيل ذات 16 بت ، بما في ذلك IX و IY ، ذات أغراض أكثر عمومية ، فضلاً عن السماح بنسخ 16 بت مباشرةً من وإلى الذاكرة لجميع هذه الأزواج. تم تصميم سجلات 16 بت IX و IY في Z80 بشكل أساسي كسجلات عناوين أساسية ، حيث توفر تعليمات معينة إزاحة ثابتة تتم إضافتها إلى القيم السابقة ، ولكنها أيضًا قابلة للاستخدام كمركمات 16 بت ، من بين أشياء أخرى . يتمثل أحد القيود في أن جميع مراجع المعامل التي تتضمن IX أو IY تتطلب بايت بادئة تعليمات إضافي ، مع إضافة أربع دورات على مدار الساعة على مدار توقيت تعليمة باستخدام HL بدلاً من ذلك ؛ يؤدي هذا أحيانًا إلى جعل استخدام IX أو IY أقل كفاءة من طريقة تستخدم فقط مسجلات النموذج 8080. قدمت Z80 أيضًا علامة تجاوز موقعة جديدةواستكملت المعادلات الحسابية البسيطة إلى حد ما ذات 16 بت من 8080 بتعليمات مخصصة للمعاملات الحسابية 16 بت الموقعة .

يتم تكرار السجلات المتوافقة مع 8080 AF ، BC ، DE ، HL كملف تسجيل منفصل في Z80 ، ^[33] حيث يمكن للمعالج التبديل بسرعة (أربع حالات t ، أقل وقت تنفيذ ممكن لأي تعليمات Z80) من واحد بنك للآخر ؛ ^[34] ميزة مفيدة لتسريع الاستجابات للمقاطعات أحادية المستوى وذات الأولوية العالية. كانت هناك ميزة مماثلة موجودة في 2200 ، ولكن لم يتم تنفيذها مطلقًا في Intel. تعد مجموعة التسجيل المزدوجة مفيدة جدًا في الدور المضمن ، حيث إنها تحسن أداء معالجة المقاطعة ، ولكنها وجدت استخدامًا واسع النطاق في دور الكمبيوتر الشخصي كمجموعة إضافية من السجلات العامة للكود المعقد مثل حساب الفاصلة العائمة أو ألعاب الكمبيوتر المنزلي.

غالبًا ما يُشار إلى ملف السجل المكرر باسم "مجموعة السجل البديل" (من قبل البعض ، ملف التسجيل "المُجهز" نظرًا لاستخدام الحرف الفاصلة العليا للإشارة إليها في التعليمات البرمجية المصدر للمجمع ووثائق Zilog). وهذا يؤكد أن مجموعة واحدة فقط يمكن معالجتها في أي وقت. ومع ذلك ، فإن المجمع A ذو 8 بتات مع سجل العلم الخاص به هو متفرع من أزواج تسجيل "الأغراض العامة" HL و DE و BC. يتم تحقيق ذلك من خلال تعليمتين منفصلتين تستخدمان لمبادلة إمكانيات الوصول الخاصة بهم: EX AF,AF'التبادلات تسجل فقط زوج AF مع AF '، بينماEXXتقوم التعليمات بتبادل أزواج سجل الأغراض العامة الثلاثة HL و DE و BC مع بدائلها HL 'و DE' و BC '. وبالتالي ، يمكن للمجمع A أن يتفاعل بشكل مستقل مع أي من سجلات 8 بت للأغراض العامة في ملف التسجيل البديل (أو الجاهز) ، أو إذا كان HL 'يحتوي على مؤشر إلى الذاكرة ، فبعض البايت هناك (DE' و BC 'يمكن أيضًا نقل بيانات 8 بت بين الذاكرة والمجمع أ).

يمكن أن يكون هذا مربكًا للمبرمجين لأنه بعد التنفيذ EX AF,AF'أو EXXما كان سابقًا ، أصبحت السجلات البديلة (معدة) الآن هي السجلات الرئيسية ، والعكس صحيح. الطريقة الوحيدة للمبرمج لمعرفة أي مجموعة (مجموعات) موجودة في السياق (أثناء "تشغيل الكمبيوتر" أثناء فحص نص المصدر للمجمع ، أو الأسوأ من ذلك ، التأمل في التعليمات البرمجية باستخدام مصحح الأخطاء) هي تتبع مكان إجراء كل عملية تبادل سجل في كل أشر في البرنامج. من الواضح أنه إذا تم إجراء العديد من القفزات والمكالمات داخل مقاطع الكود هذه ، فقد يصبح من الصعب بسرعة تحديد ملف التسجيل الموجود في السياق ما لم يتم التعليق بعناية. وبالتالي فمن المستحسن استخدام تعليمات التبادل بشكل مباشر وفي مقاطع كود منفصلة قصيرة. تتضمن مجموعة تعليمات Zilog Z280 JAFوJARالتعليمات التي تقفز إلى عنوان الوجهة إذا كانت السجلات البديلة في سياقها (وبالتالي التعرف رسميًا على تعقيد البرمجة هذا).

تسجيلات

كما هو الحال في 8080 ، عادةً ما يتم إقران سجلات 8 بت لتوفير إصدارات 16 بت. السجلات المتوافقة 8080 ^[35] هي:

• AF: تراكم 8 بت (A) وبتات العلم (F) تحمل ، صفر ، ناقص ، تكافؤ / تجاوز ، نصف حمل (تستخدم لـ BCD ) ، وعلامة إضافة / طرح (تسمى عادةً N) أيضًا لـ BCD
• BC: سجل بيانات / عنوان 16 بت أو سجلين 8 بت
• DE: سجل بيانات / عنوان 16 بت أو سجلين 8 بت
• HL: مجمع / سجل عناوين 16 بت أو سجلين 8 بت
• SP: مؤشر كومة ، 16 بت
• PC: عداد البرامج ، 16 بت

السجلات الجديدة التي تم تقديمها مع Z80 هي:

• IX: فهرس 16 بت أو تسجيل أساسي للإزاحات الفورية 8 بت
• IY: فهرس 16 بت أو تسجيل أساسي للإزاحات الفورية 8 بت
• I: سجل قاعدة متجه المقاطعة ، 8 بتات
• R: عداد تحديث الذاكرة الحيوية ، 8 بت ( لا يتم احتساب msb )
• AF': تراكم بديل (أو ظل) وأعلام ( تبديل للداخل والخارج باستخدام التركيز البؤري التلقائي والتركيز البؤري التلقائي )
• BC'و : سجلات DE'بديلة HL'(أو ظل) ( تم التبديل إلى الداخل والخارج باستخدام EXX )
• أربع بتات من حالة المقاطعة وحالة وضع المقاطعة

يزداد سجل التحديث في Rكل مرة تقوم فيها وحدة المعالجة المركزية بجلب كود التشغيل (أو بادئة كود التشغيل ، والتي يتم تنفيذها داخليًا مثل تعليمة 1 بايت) وليس لها علاقة بسيطة بتنفيذ البرنامج. تم استخدام هذا أحيانًا لإنشاء أرقام شبه عشوائية في الألعاب ، وكذلك في أنظمة حماية البرامج. ^{[ بحاجة لمصدر ]} وقد تم استخدامه أيضًا كعداد "أجهزة" في بعض التصميمات ؛ مثال على ذلك هو ZX81 ، والذي يتيح له تتبع مواضع الشخصيات على شاشة التلفزيون عن طريق تشغيل مقاطعة عند الالتفاف (عن طريق توصيل INT بـ A6).

يتم استخدام سجل متجه المقاطعة ، Iلمقاطعات Z80 الخاصة بالوضع 2 (يتم تحديدها بواسطة IM 2التعليمات). يوفر البايت العالي للعنوان الأساسي لجدول 128 إدخالًا لعناوين الخدمة الروتينية التي يتم تحديدها عبر فهرس يتم إرساله إلى وحدة المعالجة المركزية أثناء دورة استلام المقاطعة ؛ هذا الفهرس هو ببساطة جزء البايت المنخفض من المؤشر إلى العنوان المجدول غير المباشر الذي يشير إلى روتين الخدمة. ^[23] يحدد المؤشر شريحة محيطية معينة أو وظيفة أو حدثًا طرفيًا ، حيث يتم توصيل الرقائق عادة فيما يسمى بسلسلة ديزيلحل الأولوية. مثل سجل التحديث ، تم استخدام هذا السجل أيضًا في بعض الأحيان بشكل إبداعي ؛ في أوضاع المقاطعة 0 و 1 (أو في نظام لا يستخدم المقاطعات) يمكن استخدامه ببساطة كسجل بيانات 8 بت آخر.

التعليمات LD A,Rوتؤثر LD A,Iعلى سجل أعلام Z80 ، على عكس جميع LDتعليمات (التحميل) الأخرى. يتم تعيين علامتي التوقيع (بت 7) وصفر (بت 6) وفقًا للبيانات التي تم تحميلها من سجلات مصدر التحديث أو المقاطعة. لكل من التعليمات ، تم تعيين علامة Parity / Overflow (بت 2) وفقًا للحالة الحالية لـ IFF2 flip-flop. ^[36]

العمارة الدقيقة

على الرغم من أن Z80 تعتبر بشكل عام وحدة معالجة مركزية من ثماني بتات ، إلا أنها تحتوي على وحدة ALU من أربع بتات ، لذلك تم إجراء الحسابات في دورتين. ^[37]

لغة التجميع Z80

Datapoint 2200 و Intel 8008

كانت أول لغة تجميع Intel 8008 مبنية على بناء جملة بسيط للغاية (لكن منهجي) موروث من تصميم Datapoint 2200. تم تحويل هذا التركيب الأصلي لاحقًا إلى نموذج لغة تجميع جديد أكثر تقليدية إلى حد ما لنفس شريحة 8008 الأصلية هذه. في نفس الوقت تقريبًا ، تم أيضًا توسيع لغة التجميع الجديدة لاستيعاب أوضاع العنونة الإضافية في شريحة Intel 8080 الأكثر تقدمًا (تشترك 8008 و 8080 في مجموعة فرعية من اللغات دون التوافق الثنائي ؛ ومع ذلك ، كان 8008 متوافقًا مع Datapoint. 2200).

في هذه العملية ، تم استبدال ذاكري L، لـ LOAD ، باختصارات مختلفة للكلمات LOAD و STORE و MOVE ، مختلطة مع أحرف رمزية أخرى. تم رفع الحرف ذاكري M، للذاكرة (المشار إليها بواسطة HL) ، من داخل التعليمات ذاكري ليصبح معاملًا قائمًا بذاته نحويًا ، بينما أصبحت السجلات ومجموعات السجلات غير متسقة للغاية ؛ إما عن طريق المعامِلات المختصرة (MVI D و LXI H وما إلى ذلك) ، ضمن تعليمات ذاكري نفسها (LDA و LHLD وما إلى ذلك) ، أو كليهما في نفس الوقت (LDAX B و STAX D وما إلى ذلك).

رسم توضيحي لأربعة تراكيب ، باستخدام عينات مكافئة ، أو (لـ 8086) تعليمات تحميل وتخزين مشابهة جدًا. ^[38] يستخدم بناء الجملة Z80 أقواسًا حول تعبير للإشارة إلى أنه يجب استخدام القيمة كعنوان ذاكرة (كما هو مذكور أدناه) ، بينما يستخدم بناء الجملة 8086 أقواسًا بدلاً من الأقواس العادية لهذا الغرض. يستخدم كل من Z80 و 8086 علامة + للإشارة إلى إضافة ثابت إلى السجل الأساسي لتكوين عنوان. لاحظ أن 8086 ليس مجموعة شاملة كاملة من Z80. BX هو زوج التسجيل الوحيد 8086 الذي يمكن استخدامه كمؤشر.

بناء جملة جديد

نظرًا لأن شركة Intel ادعت حقوق النشر الخاصة بذكريات التجميع الخاصة بهم ، ^فقد كان لابد من تطوير صيغة تجميع جديدة لـ Z80. هذه المرة تم استخدام نهج أكثر منهجية:

• يتم الإشارة صراحة إلى جميع السجلات وأزواج التسجيل بأسمائهم الكاملة
• يتم استخدام الأقواس باستمرار للإشارة إلى "محتويات الذاكرة في" (العنوان الثابت أو إلغاء مرجع المؤشر المتغير) باستثناء تعليمة قفزة واحدة JP (HL). JP (XY) هو مجرد نسخة مختلفة من JP (HL) لتحميل عنوان الكمبيوتر الجديد. ^[xi]
• تستخدم جميع تعليمات التحميل والتخزين نفس الاسم ذاكري ، LD ، لـ LOAD (عودة إلى مفردات Datapoint 2200 المبسطة) ؛ التعليمات الشائعة الأخرى ، مثل ADD و INC ، تستخدم نفس الذاكرة بغض النظر عن وضع العنونة أو حجم المعامل. هذا ممكن لأن المعاملات نفسها تحمل معلومات كافية.

جعلت هذه المبادئ من السهل العثور على أسماء ونماذج لجميع تعليمات Z80 الجديدة ، بالإضافة إلى عمليات تعامد القديمة ، مثل LD BC,(1234).

بصرف النظر عن اختلافات التسمية ، وعلى الرغم من وجود تناقض معين في بنية السجل الأساسية ، فإن بناء الجملة Z80 و 8086 يكاد يكون متشابهًا لجزء كبير من التعليمات. توجد فقط أوجه تشابه سطحية تمامًا (مثل كلمة MOV ، أو الحرف X ، للتسجيل الموسع) بين لغتي التجميع 8080 و 8086 ، على الرغم من أنه يمكن ترجمة 8080 برنامجًا إلى 8086 لغة تجميع بواسطة برامج المترجمين . ^{[41] [42]}

مجموعة التعليمات والتشفير

يستخدم Z80 252 من أصل 256 رمزًا متاحًا كرموز تشغيل أحادية البايت ("تعليمات الجذر" الموروثة جميعها من 8080) ؛ يتم استخدام الرموز الأربعة المتبقية على نطاق واسع كبادئات شفرة التشغيل : ^[43] تتيح CB و ED تعليمات إضافية ، و DD أو FD حدد IX + d أو IY + d على التوالي (في بعض الحالات بدون إزاحة د) بدلاً من HL. يعطي هذا المخطط لـ Z80 عددًا كبيرًا من التغييرات في التعليمات والسجلات ؛ صنف Zilog هذه الأنواع إلى 158 نوعًا مختلفًا من التعليمات ، 78 منها مماثلة لتلك الخاصة بمعالج Intel 8080 ^[43] (مما يسمح بتشغيل جميع برامج 8080 على Z80). وثائق Zilog ^[44]مجموعات أخرى من التعليمات في الفئات التالية (معظمها من 8080 ، والبعض الآخر جديد تمامًا مثل تعليمات الكتلة والبت ، وأخرى 8080 تعليمات مع أوضاع عنونة أكثر تنوعًا ، مثل أحمال 16 بت ، الإدخال / الإخراج ، التدوير / التحولات والقفزات النسبية ):

• التحميل والصرف
• كتلة النقل والبحث
• حسابي ومنطقي
• استدارة وتحويل
• معالجة البت (ضبط ، إعادة تعيين ، اختبار)
• القفز والاتصال والعودة
• الإدخال / الإخراج
• التحكم الأساسي في وحدة المعالجة المركزية

لا توجد تعليمات صريحة للمضاعفة متوفرة في Z80 الأصلي ، ^[45] على الرغم من أن السجلات A و HL يمكن مضاعفتها بقوى اثنين مع تعليمات ADD A و A و ADD HL و HL (وبالمثل IX و IY أيضًا). يمكن أيضًا أن تتضاعف تعليمات التحول أو تقسم على قوى اثنين.

الأحجام والمتغيرات المختلفة للإضافات والتحولات والتدوير لها تأثيرات مختلفة إلى حد ما على الأعلام لأن معظم خصائص تغيير العلم في 8080 قد تم نسخها. ومع ذلك ، فإن بتة علم التكافؤ P من 8080 (بت 2) تسمى P / V (تكافؤ / تجاوز) في Z80 لأنها تخدم غرضًا إضافيًا لمؤشر تجاوز ثنائي مكمل ، وهي ميزة تفتقر إلى 8080. تعليمات حسابية حول قامت Z80 بتعيينها للإشارة إلى تجاوز السعة بدلاً من التكافؤ ، بينما لا تزال تعليمات البت تستخدمه كعلامة تماثل. (يقدم هذا عدم توافق دقيق مع Z80 مع الرمز المكتوب لـ 8080 ، حيث يشير Z80 أحيانًا إلى تجاوز التوقيع حيث يشير 8080 إلى التكافؤ ، مما قد يتسبب في فشل منطق بعض برامج 8080 العملية في Z80. ^[xii]) تُستخدم علامة تجاوز السعة الجديدة هذه لجميع عمليات 16 بت الجديدة الخاصة بـ Z80 ( ADC، SBC) وكذلك للعمليات الحسابية 8 بت ، في حين أن عمليات 16 بت الموروثة من 8080 ( ADD، INC) DECلا تؤثر عليها. أيضًا ، يتم استخدام البتة 1 من سجل الأعلام (بت احتياطي في 8080) كعلامة N تشير إلى ما إذا كانت آخر تعليمات حسابية تم تنفيذها عبارة عن طرح أم إضافة. يتحقق الإصدار Z80 من DAAالتعليمات (مجمع الضبط العشري لحساب BCD) من علامة N ويتصرف وفقًا لذلك ، لذا فإن الطرح (الافتراضي) الذي يتبعه لاحقًا DAAسيؤدي إلى نتيجة مختلفة على 8080 قديمة عن Z80. ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون هذا رمزًا خاطئًا في 8080 ، كما DAAتم تعريفه للإضافة فقط على هذا المعالج.

يحتوي Z80 على ستة LDتعليمات جديدة يمكنها تحميل أزواج تسجيل DE و BC و SP من الذاكرة ، وتحميل الذاكرة من أزواج التسجيل الثلاثة - على عكس 8080. ^[46] كما في 8080 ، لا تؤثر تعليمات التحميل على العلامات ( باستثناء أحمال تسجيل I و R للأغراض الخاصة). نتيجة الترميز العادي (الشائع مع 8080) هو أنه يمكن تحميل كل من التسجيلات ذات 8 بت من نفسها (على سبيل المثال LD A,A). هذا هو بشكل فعال NOP.

يمكن أن تنتقل تعليمات نقل الكتلة الجديدة حتى 64 كيلو بايت من الذاكرة إلى الذاكرة أو بين الذاكرة ومنافذ الإدخال / الإخراج الطرفية. تعليمات الحظر LDIRو LDDR( l oa d ، i ncrement / d ecrement ، r epeat) تستخدم HL للإشارة إلى عنوان المصدر ، DE إلى عنوان الوجهة ، و BC كمقياس بايت. يتم نسخ البايت من المصدر إلى الوجهة ، ويتم زيادة المؤشرات أو إنقاصها ، ويتم إنقاص عداد البايت حتى يصل BC إلى الصفر. إصدارات غير متكررة LDIوتحريك LDDبايت واحد وإخراج المؤشرات وعداد البايت ، والذي إذا أصبح صفرًا يعيد تعيين علامة P / V. مطابقة تعليمات الذاكرة إلى الإدخال / الإخراج INIR، INDR، OTIR،OTDR، INI، IND، OUTIوتعمل OUTDبشكل مشابه. يمكن لـ Z80 إدخال وإخراج أي سجل إلى منفذ الإدخال / الإخراج باستخدام السجل C لتعيين المنفذ. (لا يقوم جهاز 8080 إلا بتنفيذ عمليات الإدخال / الإخراج من خلال المجمع A ، باستخدام عنوان منفذ مباشر محدد في التعليمات ؛ يلزم استخدام تقنية رمز ذاتي التعديل لاستخدام عنوان منفذ متغير 8080.)

تقوم المجموعة الأخيرة من تعليمات الكتلة بإجراء عملية CPمقارنة بين البايت عند (HL) والمجمع A. لا يتم استخدام زوج التسجيل DE. النسخ المكررة وتنتهي فقط إذا ذهب BC إلى الصفر أو تم العثور على تطابق CPIR. CPDRيتم ترك HL للإشارة إلى البايت بعد ( CPIR) أو قبل ( CPDR) البايت المطابق. إذا لم يتم العثور على تطابق ، فسيتم إعادة تعيين علامة Z. هناك إصدارات غير مكررة CPIو CPD.

على عكس 8080 ، يمكن لـ Z80 القفز إلى عنوان نسبي ( JRبدلاً من JP) باستخدام إزاحة موقعة 8 بت. يمكن اختبار أعلام الصفر وحمل فقط لهذه JRالتعليمات الجديدة ثنائية البايت. (جميع القفزات والمكالمات 8080 ، مشروطة أو غير مشروطة ، هي تعليمات ثلاثية البايت.) التعليمات ثنائية البايت المتخصصة في حلقات البرنامج هي أيضًا جديدة على Z80: DJNZ( d ecrement jump if n on - z ero) يأخذ 8 موقعة -bit الإزاحة كمعامل فوري. يتناقص السجل B ، وإذا كانت النتيجة غير صفرية ، فإن تنفيذ البرنامج يقفز بالنسبة إلى الكمبيوتر الشخصي ؛ تبقى الأعلام دون تغيير. يتطلب أداء حلقة مكافئة على 8080 منفصلةDECوالقفز الشرطي (إلى عنوان مطلق ثنائي البايت) (بإجمالي أربعة بايت) ، DECويغير سجل العلم.

يمكن أن تكون تعليمات سجل الفهرس (IX / IY ، اختصارًا XY غالبًا) مفيدة للوصول إلى البيانات المنظمة في هياكل غير متجانسة ثابتة (مثل السجلات ) أو عند الإزاحات الثابتة المتعلقة بعنوان أساسي متغير (كما هو الحال في إطارات المكدس العودية ) ويمكن أيضًا تقليل الكود الحجم عن طريق إزالة الحاجة إلى تعليمات قصيرة متعددة باستخدام سجلات غير مفهرسة. ومع ذلك ، على الرغم من أنها قد توفر السرعة في بعض السياقات عند مقارنتها بالتسلسلات الطويلة / المعقدة "المكافئة" لعمليات أبسط ، فإنها تتطلب الكثير من وقت وحدة المعالجة المركزية (على سبيل المثال ، 19 حالة T للوصول إلى موقع ذاكرة مفهرس مقابل أقل من 11 للوصول إلى نفس الذاكرة باستخدام HL وINCللإشارة إلى التالي). وبالتالي ، من أجل الوصول البسيط أو الخطي للبيانات ، يميل استخدام IX و IY إلى أن يكون أبطأ ويشغل ذاكرة أكبر. ومع ذلك ، قد تكون مفيدة في الحالات التي تكون فيها جميع السجلات "الرئيسية" مشغولة ، عن طريق إزالة الحاجة إلى حفظ / استعادة السجلات. يمكن أن تكون أنصاف 8 بت غير الموثقة رسميًا (انظر أدناه) مفيدة بشكل خاص في هذا السياق ، لأنها تتحمل تباطؤًا أقل من آبائهم 16 بت. وبالمثل ، فإن التعليمات الخاصة بإضافات 16 بت ليست سريعة بشكل خاص (11 ساعة) في Z80 الأصلي (كونها ساعة واحدة أبطأ مما كانت عليه في 8080/8085) ؛ ومع ذلك ، فهي أسرع بنحو ضعف سرعة إجراء نفس العمليات الحسابية باستخدام عمليات 8 بت ، وعلى نفس القدر من الأهمية ، فإنها تقلل استخدام التسجيل. لم يكن من غير المألوف بالنسبة للمبرمجين "النقر" مختلف بايتات إزاحة الإزاحة (التي كانت تُحسب عادةً ديناميكيًا) في تعليمات مفهرسة ؛ هذا مثال علىكود التعديل الذاتي ، والذي كان ممارسة منتظمة على جميع معالجات 8 بت المبكرة تقريبًا مع وحدات تنفيذ غير موصلة بالأنابيب .

تحتوي سجلات الفهرس على تعليمات موازية لـ JP (HL)، وهي JP (XY). غالبًا ما يُرى هذا في اللغات ذات التوجه المكدس مثل Forth ، والتي في نهاية كل كلمة رابعة (الإجراءات الفرعية الذرية التي تشتمل على اللغة) يجب أن تقفز دون قيد أو شرط إلى إجراءات مترجم الخيط. عادةً ما تظهر تعليمات الانتقال هذه عدة مئات من المرات في أحد التطبيقات ، وتستخدم JP (XY)بدلاً من JP THREADحفظ بايت وحالتين T لكل تكرار. هذا بطبيعة الحال يجعل سجل الفهرس غير متاح لأي استخدام آخر ، وإلا فإن الحاجة إلى إعادة التحميل باستمرار ستبطل كفاءته.

يمكن أن يوفر تصميم Z180 الأحدث ذو الشفرة الدقيقة والذي يبلغ مدته 10 سنوات في البداية المزيد من "منطقة الرقاقة" ، مما يسمح بتنفيذ أكثر كفاءة قليلاً (باستخدام ALU أوسع ، من بين أشياء أخرى) ؛ يمكن قول أشياء مماثلة عن Z800 و Z280 و Z380 . ومع ذلك ، لم يكن الأمر كذلك حتى تم إطلاق eZ80 بالكامل في عام 2001 حيث أصبحت هذه التعليمات أخيرًا ذات كفاءة دورة تقريبًا كما يمكن إجراؤها تقنيًا ، أي بالنظر إلى ترميزات Z80 جنبًا إلى جنب مع القدرة على القيام بقراءة 8 بت أو اكتب كل دورة على مدار الساعة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تعليمات غير موثقة

تم تصميم مسجلات الفهرس ، IX و IY ، لتكون بمثابة مؤشرات مرنة ذات 16 بت ، مما يعزز القدرة على معالجة الذاكرة وإطارات المكدس وهياكل البيانات. رسميًا ، تم معاملتهم على أنهم 16 بت فقط. في الواقع تم تنفيذها كزوج من مسجلات 8 بت ، ^[47] بنفس طريقة تسجيل HL ، والذي يمكن الوصول إليه إما 16 بت أو بشكل منفصل مثل سجلات H igh و L ow. كانت أكواد التشغيل الثنائية (لغة الآلة) متطابقة ، ولكنها مسبوقة ببادئة كود تشغيل جديدة. ^[48]نشر Zilog أكواد التشغيل والاستذكار ذات الصلة للوظائف المقصودة ، لكنه لم يوثق حقيقة أن كل كود تشغيل يسمح بالتلاعب في سجلات H و L كان صالحًا بشكل متساوٍ للأجزاء 8 بت من سجلات IX و IY. على سبيل المثال ، رمز التشغيل 26 س متبوعًا بقيمة البايت الفوري (LD H,n)سوف يقوم بتحميل هذه القيمة في السجل H. قبل هذه التعليمات ثنائية البايت مع بادئة كود التشغيل لسجل IX ، DD ، سيؤدي بدلاً من ذلك إلى تحميل أهم 8 بتات من سجل IX بنفس القيمة. الاستثناء الملحوظ لذلك هو التعليمات المشابهة LD H,(IX+d)التي تستخدم كلا من سجلات HL و IX أو IY في نفس التعليمات ؛ ^[48]في هذه الحالة ، يتم تطبيق بادئة DD فقط على الجزء (IX + d) من التعليمات. يمكن أن تحتوي أنصاف سجلات XY أيضًا على معاملات من أجل تعليمات حسابية ومنطقية ومقارنة 8 بتات ، مع توفير سجلات 8 بت العادية للاستخدامات الأخرى. جعلت القدرة غير الموثقة على زيادة وتقليل النصف العلوي من سجل الفهرس من السهل توسيع نطاق التعليمات المفهرسة العادية ، دون الحاجة إلى اللجوء إلى الموثق ADD/SBC XY,DEأو ADD/SBC XY,BC.

هناك أيضًا العديد من التعليمات الأخرى غير الموثقة. ^[49] لا يتم الكشف عن أكواد التشغيل غير الموثقة أو غير القانونية بواسطة Z80 ولها تأثيرات مختلفة ، بعضها مفيد. ومع ذلك ، نظرًا لأنها ليست جزءًا من التعريف الرسمي لمجموعة التعليمات ، فإن التطبيقات المختلفة لـ Z80 ليست مضمونة (أو من المحتمل بشكل خاص) للعمل بنفس الطريقة لكل كود تشغيل غير موثق.

البق

التعليمات OTDRلا تتوافق مع وثائق Z80. من المفترض أن تترك كل من التعليمات OTDRوالتعليمات OTIRعلامة الحمل (C) بدون تعديل. OTIRالتعليمات تعمل بشكل صحيح . ومع ذلك ، أثناء تنفيذ OTDRالتعليمات ، تأخذ علامة الحمل نتائج المقارنة الزائفة بين المجمع (A) والإخراج الأخير OTDRللتعليمات. ^[50]

مثال على كود

مثال 1: كود مصدر المجمّع Z80 التالي هو لروتين فرعي اسمه HELLO_WORLD. هذا برنامج تمهيدي يقوم بطباعة رسالة على شاشة الفيديو ثم الخروج. على الرغم من بساطته ، إلا أنه يوضح كيفية تنسيق التعليمات البرمجية المصدر للمجمع وتفاعلها مع أجهزة العرض من خلال نظام تشغيل الكمبيوتر. هذا بالضرورة خاص بأجهزة كمبيوتر ونظام تشغيل وبرامج مُجمِّع معينة. المثال المستخدم هو
TRS-80 Model 4 الذي يعمل بنظام TRSDOS / LS-DOS 6.x ، الذي أنتجته Tandy / Radio Shack and Logical Systems ، مع بيع معظم المجمعات بواسطة Radio Shack أو Misosys Inc. (Series I / EDTASM ، ALDS ، EDAS أو MRAS مع مفتاح -GC). الميزات الرئيسية لهذا التكوين عامة لمجمعات Z80 ، حتى في ظل CP / M.

            
            
            
            
            
            
            
            
            
    
  
  
  
  
  
3000 3E 69
3002 إي أف
3003 21 14 30
3006 3E 0A
3008 إي أف
3009 0E 0D
300B 3E 02
300D إي أف
300E 21 00 00
3011 3E16
3013 إي أف
3014 48 65 6 ج 6 ج
3018 6F 2C 20 77
301C 6F 72 6C 64
3020 21 0D 0D
3023

 ؛ hello_world_TRS-80 موديل 4
 ؛ اطبع "Hello، world!" ثم الخروج إلى TRSDOS Ready
 ؛
 ؛ سجلات الدخول: لا يوجد
 ؛ سجلات الإرجاع: لا يوجد
 ؛
 ؛ القيم أدناه عشرية ما لم تلحق بـ H.
 ؛ المصطلح "pseudo-op" يعني نفس "توجيه المجمع" ، وليس رمز Z80
 ؛
 @ CLS EQU 105 ؛ مجموعات EQU pseudo-op @ CLS text label = TRSDOS Supervisor Code                               
 @ DSP EQU 2 ؛ اضبطDSP text label = TRSDOS SVC لإرسال الحرف لعرضه                                 
 @ DSPLY EQU 10 ؛ تعيينDSPLY text label = SVC لعرض سلسلة النص                              
 @ EXIT EQU 22 ؛ قم بتعيينEXIT text label = SVC للعودة إلى TRSDOS Ready                               
؛
              ORG 3000H ؛ يعين ORG pseudo-op عنوان البداية القياسي ضمن TRSDOS 6.x                    
START LD A ، CLS ؛ CLS = مسح الشاشة ومحو العرض ومؤشر الصفحة الرئيسية                             
              40 RST ؛ Z80 إعادة تشغيل التعليمات لمعالج النظام SVC ، وتنفيذCLS                       
              LD HL ، MSG ؛ أشر إلى سلسلة الرسائل باستخدام HL (مطلوب بواسطةDSPLY SVC)                    
              LD A ، DSPLY ؛ إرسال سلسلة نصية إلى * DO Display Output device (شاشة فيديو)                  
              40 RST ؛ تنفيذDSPLY SVC (يلزم 13d بايت لإنهاء السلسلة)                       
              LD C ، 13 ؛ الآن أرسل حرف إرجاع آخر ، مطلوب في reg C                      
              LD A ، @ DSP ؛ لبدء رسالة الترحيب من موجه TRSDOS Ready                    
              40 RST ؛ بمجرد الخروج من النظام                       
              LD HL ، 0 ؛ تشير إلى عدم وجود حالة خطأ لمترجم الأوامر                      
              LD A ، @ EXIT ؛ العودة إلى TRSDOS جاهز                   
              40 RST ؛ (تم الحفاظ على تكامل المكدس ، ويمكن أيضًا استخدام RET!)                       
 MSG DB "مرحبًا ، أيها العالم!" ، 13 ؛ DB = Define Byte pseudo-op يقوم بتجميع سلسلة ASCII إلى ذاكرة Z80                  
 CR DB 13 ؛ 13d بايت هو حرف إرجاع ASCII حرف إرجاع ، يتحرك المؤشر لأسفل                                   
              نهاية البداية ؛ النهاية الزائفة المطلوبة من قبل المجمع                    
                                          ؛ لإنتاج سجل التحويل إلى نقطة دخول البرنامج

مثال 2: الكود المصدري لتجميع Z80 التالي مخصص لإجراء فرعي مسمى memcpyيقوم بنسخ كتلة من بايتات البيانات ذات الحجم المحدد من موقع إلى آخر. هام: رمز المثال لا يتعامل مع الحالة التي تتداخل فيها كتلة الوجهة مع المصدر ؛ قيد خطير ، لكنه غير ذي صلة ببعض التطبيقات - على سبيل المثال ، على وجه الخصوص ، عندما يكون المصدر في ROM والوجهة في ذاكرة الوصول العشوائي ، لذلك لا يمكن أن يتداخلوا أبدًا. رمز العينة غير فعال للغاية ، ويهدف إلى توضيح أنواع التعليمات المختلفة ، بدلاً من أفضل الممارسات للسرعة. يتم نسخ كتلة البيانات بمقدار بايت واحد في كل مرة ، ويستخدم منطق حركة البيانات والتكرار عمليات 16 بت. علاوة على ذلك ، يحتوي Z80 على تعليمات واحدة ستنفذ الحلقة بأكملها (LDIR). لاحظ أن الكود المُجمَّع متوافق مع النظام الثنائي مع وحدات المعالجة المركزية Intel 8080 و 8085.

                     
                     
                     
                     
        
             
                     
             
                     
                     
                     
 1000            
1000            
1000 78         
 1001 ب 1         
 1002 ج 8         
 1003 1 أ         
 1004 77         
 1005 13         
 1006 23         
 1007 0 ب         
 1008 ك 3 00 10   
 100 ب

 ؛ memcpy -
 ؛ انسخ كتلة من الذاكرة من مكان إلى آخر.
 ؛
 ؛ سجلات الدخول
 ؛ BC - عدد البايت المطلوب نسخه
 ؛ DE - عنوان كتلة بيانات المصدر
 ؛ HL - عنوان كتلة البيانات الهدف
 ؛
 ؛ عودة السجلات
 ؛ BC - صفر

             org 1000h ؛ الأصل عند 1000 ساعة            
 memcpy العامة      
 حلقة ld a ، b ؛ اختبار BC ،                       
             أو c ؛ إذا كان BC = 0 ،                 
             ret z ؛ العودة                
             ld a ، ( de ) ؛ تحميل A من (DE)            
             ld ( hl )، a ؛ المخزن A في (HL)            
             inc دي ؛ زيادة DE               
             increment HL _               
             ديسمبر قبل الميلاد ؛ التناقص قبل الميلاد               
             حلقة jp ؛ كرر الحلقة              
             نهاية

تنفيذ التعليمات

يتم تنفيذ كل تعليمات في خطوات تسمى عادةً دورات الآلة (دورات M) ، والتي يمكن أن تستغرق كل منها ما بين ثلاث إلى ست فترات زمنية (حالات T). ^[51] كل دورة M تتوافق تقريبًا مع وصول واحد للذاكرة أو عملية داخلية. تنتهي العديد من التعليمات فعليًا أثناء M1 من التعليمات التالية والتي تُعرف باسم تداخل الجلب / التنفيذ .

يتم ترتيب دورات الآلة Z80 بواسطة آلة الحالة الداخلية التي تبني كل دورة M من 3 أو 4 أو 5 أو 6 حالات T حسب السياق. هذا يتجنب المنطق غير المتزامن المرهق ويجعل إشارات التحكم تتصرف باستمرار على نطاق واسع من ترددات الساعة. وهذا يعني أيضًا أنه يجب استخدام بلورة ذات تردد أعلى من دون هذا التقسيم الفرعي لدورات الآلة (حوالي 2-3 مرات أعلى). لا يتضمن ذلك متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بأوقات الوصول إلى الذاكرة ، نظرًا لأن الساعة عالية الدقة تتيح تحكمًا أكثر دقة في توقيتات الذاكرة وبالتالي يمكن أن تكون الذاكرة نشطة بالتوازي مع وحدة المعالجة المركزية إلى حد أكبر ، مما يسمح باستخدام أكثر كفاءة لعرض النطاق الترددي للذاكرة المتاح. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

أحد الأمثلة المركزية على ذلك هو أنه ، لجلب كود التشغيل ، يجمع Z80 بين دورتين كاملتين على مدار الساعة في فترة وصول للذاكرة (إشارة M1). في Z80 ، تستمر هذه الإشارة لجزء أكبر نسبيًا من وقت تنفيذ التعليمات النموذجي مقارنةً بتصميم مثل 6800 أو 6502 أو ما شابه ، حيث تستمر هذه الفترة عادةً بنسبة 30-40٪ من دورة الساعة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} مع القدرة على تحمل تكلفة شريحة الذاكرة (أي أوقات الوصول حوالي 450-250 نانوثانية في الثمانينيات ^{[ بحاجة لمصدر ]} ) تحديد أسرع وقت وصول ممكن ، وهذا يعني أن مثل هذه التصاميم كانت مقفلة لدورة ساعة أطول بكثير (أي أقل داخليًا على مدار الساعة) من Z80.

كانت الذاكرة بشكل عام بطيئة مقارنة بالدورات الفرعية لآلة الحالة (دورات الساعة) المستخدمة في المعالجات الدقيقة المعاصرة. لذلك غالبًا ما كانت أقصر دورة للماكينة يمكن استخدامها بأمان في التصميمات المضمنة مقيدة بأوقات الوصول إلى الذاكرة ، وليس بالحد الأقصى لتردد وحدة المعالجة المركزية (خاصة خلال عصر الكمبيوتر المنزلي). ومع ذلك ، فقد تغيرت هذه العلاقة ببطء خلال العقود الماضية ، لا سيما فيما يتعلق SRAM ؛ أصبحت تصميمات cacheless أحادية الدورة مثل eZ80 أكثر أهمية مؤخرًا.

يتم إرسال محتوى سجل التحديث R في النصف السفلي من ناقل العنوان جنبًا إلى جنب مع إشارة التحكم في التحديث أثناء قيام وحدة المعالجة المركزية بفك تشفير التعليمات التي تم جلبها وتنفيذها. أثناء التحديث ، يتم إرسال محتويات سجل المقاطعة إلى النصف العلوي من ناقل العنوان. ^[58]

الأجهزة الطرفية المتوافقة

قدمت Zilog عددًا من الأجزاء الطرفية لـ Z80 ، والتي تدعم جميعها نظام معالجة المقاطعة في Z80 ومساحة عنوان الإدخال / الإخراج. وتشمل هذه قناة العداد / المؤقت (CTC) ، ^[59] SIO (الإدخال / الإخراج التسلسلي) ، DMA (الوصول المباشر للذاكرة) ، PIO (الإدخال / الإخراج المتوازي) و DART (جهاز استقبال - مرسل غير متزامن مزدوج). مع تطور خط الإنتاج ، تم تقديم إصدارات منخفضة الطاقة وعالية السرعة و CMOS من هذه الرقائق.

• 

  PIO Z84C2008

• 

  سي تي سي Z84C3008

• 

  SIO Z84C4008

مثل المعالجات 8080 و 8085 و 8086 ، ولكن على عكس المعالجات مثل Motorola 6800 و MOS Technology 6502 ، فإن Z80 و 8080 بهما خط تحكم منفصل ومساحة عنوان لإرشادات الإدخال / الإخراج. في حين أن بعض أجهزة الكمبيوتر المستندة إلى Z80 مثل Osborne 1 تستخدم أجهزة الإدخال / الإخراج المعينة للذاكرة "على غرار Motorola" ، عادةً ما يتم استخدام مساحة الإدخال / الإخراج لمعالجة واحدة من العديد من شرائح Zilog الطرفية المتوافقة مع Z80. دعمت رقائق Zilog I / O المقاطعات الجديدة للوضع 2 في Z80 والتي سهّلت معالجة المقاطعة لعدد كبير من الأجهزة الطرفية.

تم وصف Z80 رسميًا على أنه يدعم معالجة ذاكرة 16 بت (64 كيلوبايت) ، و 8 بت (256 منفذًا) I / O- عنونة. تؤكد جميع إرشادات الإدخال / الإخراج بالفعل ناقل العنوان 16 بت بالكامل. يضع OUT (C) و reg و IN reg و (C) محتويات سجل 16 بت كامل BC في ناقل العنوان ؛ ^[50] يضع OUT (n) و A و IN A ، (n) محتويات السجل A على b8 – b15 من ناقل العنوان و n على b0 – b7 من ناقل العنوان. يمكن للمصمم أن يختار فك شفرة ناقل العنوان 16 بت بأكمله في عمليات الإدخال / الإخراج للاستفادة من هذه الميزة ، أو استخدام النصف الأعلى من ناقل العنوان لتحديد الميزات الفرعية لجهاز الإدخال / الإخراج. تم استخدام هذه الميزة أيضًا لتقليل متطلبات أجهزة فك التشفير ، كما هو الحال في Amstrad CPC / PCW و ZX81 .

المصادر والمشتقات الثانية

المصادر الثانية

Mostek ، التي أنتجت أول Z80 لشركة Zilog ، عرضتها كمصدر ثانٍ مثل MK3880. كانت SGS-Thomson (الآن STMicroelectronics ) هي المصدر الثاني أيضًا مع Z8400. طورت Sharp و NEC مصادر ثانية لـ NMOS Z80 و LH0080 و μPD780C على التوالي. تم استخدام LH0080 في العديد من أجهزة الكمبيوتر المنزلية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تصنعها Sharp ومصنعون يابانيون آخرون ، بما في ذلك أجهزة كمبيوتر Sony MSX ، وعدد من أجهزة الكمبيوتر في سلسلة Sharp MZ . ^[60]

صنعت Toshiba نسخة CMOS ، TMPZ84C00 ، والتي يعتقد ^{[ من قبل من؟ ]} (لكن لم يتم التحقق منه) ليكون هو نفس التصميم الذي استخدمته Zilog أيضًا في CMOS Z84C00 الخاص بها. كانت هناك أيضًا رقائق Z80 من إنتاج GoldStar (الآن LG ) وسلسلة BU18400 من استنساخ Z80 (بما في ذلك DMA و PIO و CTC و DART و SIO) في NMOS و CMOS من إنتاج ROHM Electronics .

في ألمانيا الشرقية ، تم تصنيع نسخة غير مرخصة من Z80 ، والمعروفة باسم U880 . تم استخدامه على نطاق واسع في أنظمة الكمبيوتر الخاصة بشركة Robotron و VEB Mikroelektronik Mühlhausen (مثل سلسلة KC85 ) وأيضًا في العديد من أنظمة الكمبيوتر ذاتية الصنع. في رومانيا ، يمكن العثور على نسخة أخرى غير مرخصة ، تسمى MMN80CPU وتنتجها Microelectronica ، وتستخدم في أجهزة الكمبيوتر المنزلية مثل TIM-S و HC و COBRA.

أيضًا ، تم إنشاء العديد من الحيوانات المستنسخة من Z80 في الاتحاد السوفيتي ، ومن أبرزها T34BM1 ، وتسمى أيضًا КР1858ВМ1 (يوازي الطراز السوفيتي 8080 المستنسخ KR580VM80A ). تم استخدام العلامة الأولى في سلسلة ما قبل الإنتاج ، بينما تم استخدام العلامة الثانية لإنتاج أكبر. رغم ذلك ، نظرًا لانهيار الإلكترونيات الدقيقة السوفييتية في أواخر الثمانينيات ، يوجد عدد أكبر من T34BM1s من طراز КР1858ВМ1s. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• 

  موستيك Z80: MK3880

• 

  NEC μPD780C

• 

  شارب LH0080

• 

  توشيبا Z84C00

• 

  ألمانيا الشرقية RFT U880D

• 

  استنساخ السوفيتي T34BM1 Z80

المشتقات

متوافق مع Z80 الأصلي

• قامت شركة هيتاشي بتطوير HD64180 ، وهو Z80 ذو تشفير دقيق وديناميكي جزئيًا في CMOS ، مع الأجهزة الطرفية للرقاقة ووحدة MMU البسيطة التي توفر مساحة عنوان 1  ميجابايت . تم الحصول عليها لاحقًا من قبل Zilog ، في البداية باسم Z64180 ، ثم في شكل Z180 المعدل قليلاً ^[61] والذي يحتوي على بروتوكول ناقل وتوقيتات تتكيف بشكل أفضل مع رقائق Z80 الطرفية. تمت صيانة Z180 وتطويره بشكل أكبر تحت اسم Zilog ، حيث تعتمد أحدث الإصدارات على نواة S180 / L180 الثابتة تمامًا مع سحب طاقة منخفض للغاية و EMI (ضوضاء).
• طورت توشيبا 84 دبوسًا Z84013 / Z84C13 وسلسلة 100 دبوس Z84015 / Z84C15 من "وحدات التحكم الطرفية الذكية" ، نوى NMOS و CMOS Z80 العادية مع الأجهزة الطرفية Z80 ، وموقت المراقبة ، وإعادة التشغيل ، ومولد حالة الانتظار على نفس الشريحة. تم تصنيعها بواسطة Sharp وكذلك Toshiba. هذه المنتجات هي اليوم مصدر ثانٍ من Zilog. ^[62]
• تم استخدام Zilog Z380 المتوافق مع 32 بت Z80 ، والذي تم تقديمه عام 1994 ، بشكل أساسي في معدات الاتصالات. ^{[ بحاجة لمصدر ]}
• تم تقديم eZ80 المتوافقة مع Z80 بالكامل من Zilog ^[63] بطول كلمة 8/16/24 بت ومساحة عنوان خطية 16 ميغابايت في عام 2001. وهي موجودة في الإصدارات التي تحتوي على شريحة SRAM أو ذاكرة فلاش ، وكذلك مع الأجهزة الطرفية المدمجة . يوجد متغير واحد على شريحة MAC (وحدة التحكم في الوصول إلى الوسائط) ، وتتضمن البرامج المتاحة مكدس TCP / IP . على عكس Z800 و Z280 ، لا يوجد سوى عدد قليل من الإرشادات المضافة (في المقام الأول LEAs ، PEAs، وتحميلات ذات عنوان متغير 16/24 بت) ، ولكن يتم تنفيذ التعليمات بدلاً من ذلك بين 2 و 11 مرة كدورة ساعة فعالة كما في Z80 الأصلي (بمتوسط ​​قيمة حوالي 3-5 مرات). تم تحديده حاليًا لترددات الساعة التي تصل إلى 50 ميجاهرتز.
• قامت Kawasaki بتطوير KL5C8400 المتوافق الثنائي والذي يبلغ تقريبًا 1.2-1.3 مرة كدورة ساعة فعالة مثل Z80 الأصلي ويمكن تسجيله بسرعة تصل إلى 33 ميجاهرتز. تنتج Kawasaki أيضًا عائلة KL5C80A1x ، التي تحتوي على ملحقات بالإضافة إلى ذاكرة وصول عشوائي صغيرة على الرقاقة ؛ إنها تقريبًا فعالة مثل دورة الساعة مثل eZ80 ويمكن تسجيلها بسرعة تصل إلى 10 ميجاهرتز (2006). ^[64]
• كانت NEC μPD9002 عبارة عن وحدة معالجة مركزية هجينة متوافقة مع عائلات Z80 و x86 .
• تحتوي عائلة المعالجات الصوتية لأشباه الموصلات الصينية (ATJ2085 وغيرها) على وحدات MCU متوافقة مع Z80 مع معالج DSP مخصص 24 بت. ^[٦٥] تُستخدم هذه الرقائق في العديد من منتجات MP3 ومشغلات الوسائط.
• تتوفر النوى الناعمة القابلة للتركيب T80 (VHDL) و TV80 (Verilog) من OpenCores.org. ^[66]
• تم استخدام National Semiconductor NSC800 التي تم الإعلان عنها في عام 1980 ^[67] في العديد من أجهزة التشفير الإلكترونية TeleSecurity Timmann (TST) ^[68] و Canon X-07 . NSC800 متوافق تمامًا مع مجموعة تعليمات Z-80. ^[69] يستخدم NSC800 ناقل متعدد الإرسال مثل 8085 ولكن لديه pinout مختلف عن Z80. ^[70]

غير متوافق

• تعتمد سلسلة Toshiba TLCS 900 من وحدات التحكم الدقيقة ذات الحجم الكبير (معظمها OTP ) على Z80 ؛ يشتركون في نفس بنية التسجيل الأساسية BC ، و DE ، و HL ، و IX ، و IY ، وإلى حد كبير نفس التعليمات ، ولكنها ليست متوافقة مع النظام الثنائي ، في حين أن TLCS 90 السابق متوافق مع Z80. ^[71]
• تعتمد سلسلة المتحكمات الدقيقة NEC 78K على Z80 ؛ يشتركون في نفس بنية التسجيل الأساسية BC ، و DE ، و HL ، ولديهم تعليمات متشابهة (لكن تحمل أسماء مختلفة) ؛ لا ثنائي متوافق.

متوافق جزئيًا

• تعتمد المعالجات الدقيقة / المتحكمات الدقيقة من Rabbit Semiconductor 's Rabbit 2000/3000/4000 ^[72] على بنية HD64180 / Z180 ، على الرغم من أنها ليست متوافقة تمامًا مع النظام الثنائي. ^[73]

لم تعد تنتج

• كان ASCII Corporation R800 عبارة عن معالج سريع 16 بت يستخدم في أجهزة كمبيوتر MSX TurboR . لقد كان برنامجًا ، ولكن ليس جهازًا متوافقًا مع Z80 (يختلف توقيت الإشارة والتوصيل ووظيفة المسامير عن Z80).
• كان NMOS Z800 و CMOS Z280 من Zilog عبارة عن تطبيقات Z80 ذات 16 بت (قبل HD64180 / Z180 ) مع مساحة عنوان MMU مقسمة إلى صفحات تبلغ 16 ميجابايت ؛ أضافوا العديد من عمليات التعامد وأنماط العنونة لمجموعة تعليمات Z80. ميزات الحواسيب الصغيرة - مثل أوضاع المستخدم والنظام ، ودعم المعالجات المتعددة ، على رقاقة MMU ، وتعليمات الرقاقة وذاكرة التخزين المؤقت للبيانات وما إلى ذلك - كان يُنظر إليها على أنها أكثر تعقيدًا من كونها وظيفة ودعم لمصمم الأنظمة المضمنة (الموجه عادة نحو الإلكترونيات) ، كما أنه جعل من الصعب للغاية التنبؤ بأوقات تنفيذ التعليمات. ^{[ بحاجة لمصدر ]}
• تستخدم بعض ألعاب الآركيد مثل Pang / Buster Bros وحدة المعالجة المركزية "Kabuki" Z80 المشفرة المصنعة بواسطة VLSI Technology ، حيث يتم تخزين مفاتيح فك التشفير في الذاكرة الداخلية المدعومة بالبطارية ، لتجنب القرصنة والألعاب غير القانونية غير القانونية. ^[74]

• 

  ASCII R800

• 

  هيتاشي HD64180

• 

  زيلوج Z180

• 

  زيلوج Z280

• 

  توشيبا TMPZ84C015

استخدامات بارزة

أجهزة كمبيوتر سطح المكتب

تم استخدام Z80A كوحدة معالجة مركزية في عدد من وحدات تحكم الألعاب ، مثل ColecoVision .

خلال أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات ، تم استخدام Z80 في عدد كبير من الآلات الموجهة للأعمال مجهولة الهوية إلى حد ما مع نظام التشغيل CP / M ، وهو مزيج سيطر على السوق في ذلك الوقت. ^{[75] [76]} أربعة أمثلة معروفة لأجهزة الكمبيوتر التجارية Z80 التي تعمل بنظام CP / M هي Heathkit H89 و Osborne 1 المحمولة وسلسلة Kaypro و Epson QX-10 . أقل شهرة هو Otrona Attache الراقية الباهظة الثمن. ^[77] تستخدم بعض الأنظمة برنامج نظام تشغيل متعدد المهام (مثل MP / M أو Morrow 's Micronix) لمشاركة المعالج الواحد بين عدةالمستخدمين المتزامنين .

طيف Sinclair ZX الذي يستخدم Z80 على مدار الساعة بسرعة 3.5 ميجاهرتز

تم تقديم أجهزة كمبيوتر منزلية متعددة تستخدم Z80 باعتباره المعالج الرئيسي أو كخيار إضافي للسماح بالوصول إلى البرامج المكتوبة لـ Z80. وتجدر الإشارة إلى سلسلة TRS-80 ، بما في ذلك الطراز الأصلي (الذي أعيد تصميمه لاحقًا "طراز I") ، والطراز II ، والطراز III ، والطراز 4 ، والتي تم تجهيزها بـ Z80 كمعالج رئيسي ، وبعضها (ولكن ليس جميعها) الأخرى طرازات TRS-80 التي استخدمت Z80 كمعالج رئيسي أو ثانوي. ومن الآلات البارزة الأخرى DEC Rainbow 100 ، و Seequa Chameleon ، وكلاهما يتميز بمعالج Intel 8088ووحدة المعالجة المركزية Z80 ، لدعم تطبيقات 8 بت CP / M-80 التي تعمل على Z80 ، أو MS-DOS المخصص الذي لم يكن متوافقًا تمامًا مع تطبيقات PC DOS التي تعمل على 8088.

في عام 1981 ، قدمت شركة Multitech (التي أصبحت فيما بعد شركة Acer ) المعالج الدقيق الأول ، وهو نظام تدريب بسيط وغير مكلف للمعالج الدقيق Z80. حاليًا ، لا تزال شركة Flite Electronics International Limited تصنعها وتباع في ساوثهامبتون بإنجلترا .

في عام 1984 ، قدمت توشيبا Toshiba MSX HX-10 في اليابان وأستراليا.

في عام 1985 ، قدمت Sharp جهاز Hotbit و Gradiente قدمت Expert ، والتي أصبحت أجهزة الكمبيوتر المنزلية 8 بت المهيمنة في البرازيل حتى أواخر الثمانينيات.

أجهزة الكمبيوتر المحمولة والمحمولة

أصبح استخدام Z80 في الأجهزة الأخف وزنًا التي تعمل بالبطاريات أكثر انتشارًا مع توفر إصدارات CMOS من المعالج. كما أنها ألهمت تطوير معالجات أخرى قائمة على CMOS ، مثل LH5801 ^[78] من Sharp. تم إصدار جهاز Sharp PC-1500 ، وهو كمبيوتر جيب أساسي قابل للبرمجة في عام 1981 ، تلاه جهاز Sharp PC-1600 المحسن في عام 1986 و Sharp PC-E220 في عام 1991. كما أن النماذج اللاحقة من سلسلة Sharp Wizard للمنظمين الشخصيين كانت تعتمد على Z80 . أجهزة الكمبيوتر المحمولة التي يمكنها تشغيل نظام التشغيل CP / M تمامًا مثل أجهزة سطح المكتب التي تم اتباعها مع Epson PX-8 Geneva في عام 1984 ، وفي عام 1985إبسون PX-4 و Bondwell-2 . بينما انتقل سوق الكمبيوتر المحمول في السنوات اللاحقة إلى معالجات Intel 8086 الأكثر قوة ونظام التشغيل MS-DOS ، لا يزال يتم تقديم أنظمة خفيفة الوزن تعتمد على Z80 مع عمر بطارية أطول ، مثل Cambridge Z88 في عام 1988 و Amstrad NC100 في عام 1992. وجدت Z8S180 المستمدة من Z80 طريقها أيضًا إلى مساعد رقمي شخصي يعمل بالقلم ، وهو Amstrad PenPad PDA600 في عام 1993. أنتجت VTech ومقرها هونج كونج مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المحمولة الصغيرة تسمى "الليزر" على أساس Z80. ^{[79] [80]} آخر اثنين كانا Laser PC5^[81] و PC6. ^[٨٢] Cidco MailStation Mivo 100 ، الذي تم إصداره لأول مرة في عام 1999 ، كان عبارة عن جهاز بريد إلكتروني محمول قائم بذاته ، مع متحكم يعتمد على Z80. ^[83] أنتجت شركة Texas Instruments سلسلة من أجهزة تنظيم الجيب (انتهت في عام 2000) باستخدام معالجات توشيبا المبنية حول نواة Z80. أولها كان TI PS-6200 ^[84] وبعد فترة إنتاج مطولة لعشرات الطرازات بلغت ذروتها في سلسلة PocketMate الخاصة بهم. ^[85]

الأنظمة المضمنة والالكترونيات الاستهلاكية

السنترال المستندة إلى Z80 . Z80 هي الشريحة الثالثة من اليسار إلى يمين الشريحة مع ملصق أبيض مكتوب بخط اليد.

لطالما كان Zilog Z80 معالجًا دقيقًا شائعًا في الأنظمة المدمجة وأنوية المتحكم الدقيق ، ^[35] حيث لا يزال قيد الاستخدام على نطاق واسع حتى يومنا هذا. ^{[3] [86]} تشمل تطبيقات Z80 الاستخدامات في الإلكترونيات الاستهلاكية والمنتجات الصناعية والآلات الموسيقية الإلكترونية. على سبيل المثال ، تم استخدام Z80 في المزج الموسيقي الرائد Prophet-5 ، ^[87] وكذلك في أول آلة توليف MIDI نبي 600 . ^[88] استخدمت Casio Z80A في وحدة تحكم ألعاب الفيديو PV-1000 .

يحتوي عدد كبير من ألعاب الفيديو في أوائل الثمانينيات ، بما في ذلك لعبة الأركيد Pac-Man ، على وحدات المعالجة المركزية Z80.

تم استخدام Z80 في نظام Sega Master System ووحدات تحكم Sega Game Gear . يحتوي Sega Genesis على Z80 ، مع 8 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي الخاصة به ، والتي تعمل بالتوازي مع وحدة المعالجة المركزية MC68000 الرئيسية ، ولها وصول مباشر إلى شرائح الصوت في النظام ومنافذ الإدخال / الإخراج (وحدة التحكم) ، ولها مسار بيانات محول إلى ناقل الذاكرة الرئيسي لـ 68000 (يوفر الوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية بسعة 64 كيلوبايت وخرطوشة البرنامج وشريحة الفيديو بأكملها) ؛ بالإضافة إلى توفير التوافق مع الإصدارات السابقة مع ألعاب Master System ، غالبًا ما يتم استخدام Z80 للتحكم في الصوت وتشغيله في برنامج Genesis. ^[xiii]

تم استخدام وحدات المعالجة المركزية Z80 أيضًا في سلسلة TI-8x الرائدة والشهيرة من الآلات الحاسبة الرسومية من Texas Instruments ، بدءًا من عام 1990 مع TI-81 ، والتي تتميز بـ Z80 مسجّلة بسرعة 2 ميجاهرتز. معظم الآلات الحاسبة عالية الخط في السلسلة ، بدءًا من TI-82 و TI-85 ، تسجل وحدات المعالجة المركزية Z80 الخاصة بها بسرعة 6 ميجاهرتز أو أعلى. (تستخدم بعض الطرز التي تحمل أسماء TI-8x وحدات معالجة مركزية أخرى ، مثل M68000 ، ولكن الغالبية العظمى منها تعتمد على Z80. ومن الممكن تشغيل برامج مستخدم مُجمَّعة أو مُجمَّعة في شكل رمز لغة الآلة Z80. ) سلسلة TI-84 Plus ، التي تم تقديمها في عام 2004 ، لا تزال قيد الإنتاج اعتبارًا من عام 2020. سلسلة TI-84 Plus CE، الذي تم طرحه في عام 2015 ، يستخدم معالج Zilog eZ80 المشتق من Z80 ولا يزال أيضًا قيد الإنتاج اعتبارًا من عام 2020.

في أواخر الثمانينيات ، ظهرت سلسلة من الهواتف الأرضية السوفيتية تسمى "AON" Z80 ؛ قامت هذه الهواتف بتوسيع مجموعة ميزات الخط الأرضي بمعرف المتصل ونغمات رنين مختلفة بناءً على المتصل والاتصال السريع وما إلى ذلك. ^[89] في النصف الثاني من التسعينيات ، تحول مصنعو هذه الهواتف إلى 8051 وحدة MCU متوافقة لتقليل استهلاك الطاقة ومنع ارتفاع درجة حرارة ثآليل الجدران المدمجة.

انظر أيضا

• Zilog eZ80
• حافلة S-100
• سيمبوس
• Z88DK
• نظام تدريب Micro-Professor MPF-I ، Z80

الحواشي

المراجع