Zilog Z80

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Uno dei primi Z80 realizzati (Giugno 1976).

Lo Zilog Z80 è un microprocessore a 8 bit progettato e prodotto da ZiLOG dal 1976 in poi. Ha trovato largo utilizzo nella progettazione di computer desktop e sistemi embedded, ed è una delle più popolari CPU di tutti i tempi.

Nonostante Zilog abbia introdotto delle versioni evolute della CPU nella famiglia Z80 (Z800 e Z280), questi chip non hanno mai avuto successo. L'azienda ha anche cercato di affermarsi nel mercato delle workstation con lo Z8000 e con lo Z80000, rispettivamente a 16 e a 32 bit, con risultati tuttavia modesti. Recentemente Zilog è tornata a concentrarsi sul crescente mercato dei sistemi embedded, estendendo con successo la famiglia Z80 con il nuovo microcontrollore a 24 bit eZ80, totalmente pipeline e con uno spazio di indirizzamento lineare di 16 MB.

Zilog concedeva in licenza il core dello Z80 senza royalty a tutte le aziende che volessero costruire il chip. Questo fece si che il prodotto della piccola azienda guadagnasse consensi nel mercato mondiale, in quanto aziende di gran lunga più grandi come Toshiba iniziarono a produrre lo Z80. Per questo motivo Zilog ha prodotto meno del 50% degli Z80 venduti in tutti questi anni.

Indice

[modifica] Storia

Lo Z80 nacque nel luglio del 1976 per opera di Federico Faggin che, lasciata la Intel dopo aver lavorato sull'8080, aveva fondato la Zilog. Era progettato per offrire compatibilità binaria con l'Intel 8080 in modo che il codice 8080 (in particolare il sistema operativo CP/M) potesse essere eseguito sullo Z80 senza modifiche.

Piedinatura del processore

Lo Z80 offriva importanti miglioramenti rispetto all'8080:

  • Un instruction set più avanzato, che poteva far uso di due nuovi registri indice IX ed IY
  • Due serie di registri separate che potevano essere scambiate velocemente, per migliorare il tempo di risposta agli interrupt
  • Un'ulteriore sistema di gestione degli interrupt
  • Istruzioni di block move, block I/O e byte search
  • Istruzioni di manipolazione a livello di bit
  • Un contatore integrato per il refresh della DRAM, senza il quale sarebbero necessari circuiti aggiuntivi
  • Necessità di una singola sorgente di alimentazione a 5 Volt
  • Richiesta di un numero minore di chip esterni per la generazione del clock e le interfacce verso memoria ed I/O
  • Un prezzo molto più basso

In breve lo Z80 conquistò il mercato dell'8080, e divenne la più popolare CPU a 8 bit di tutti i tempi (e, tenendo in considerazione la dimensione del mercato di allora, la CPU più popolare in generale). Versioni successive dello Z80 ne hanno aumentato la velocità dai 2,5 MHz iniziali fino a 20 MHz.

Caratteristiche che ne fecero la chiave del successo dello Z80. Si consideri che il contatore integrato per il refresh delle memorie dinamiche (DRAM) fu implementato dalla concorrente MOS Technology, produttrice del famoso processore 6502, solo tempo dopo nel suo chip video a colori di seconda generazione, il VIC-II.

Viene prodotto in grandi volumi ancora oggi (2007), finora ne sono stati prodotti più di 2 miliardi di unità.

[modifica] Usi celebri

Nei primi anni '80 fu usato in una grande quantità di home computer, tra cui l'MSX, il TRS-80 di Radio-Shack, i Sinclair ZX80 e ZX81 e lo ZX Spectrum. È apparso anche in molte macchine CP/M "anonime" da ufficio (nonché nel meno anonimo Osborne 1) che dominavano il mercato nello stesso modo in cui lo dominano ora le macchine Windows. A metà degli anni '80 lo Z80 fu impiegato nel Tatung Einstein e nelle serie Amstrad CPC e PCW, oltre ad essere stato la CPU scelta per lo standard MSX.

Tanta fu la popolarità dello Z80 e del CP/M che il Commodore 128 incorporò un processore Z80 per compatibilità a fianco del suo MOS Technology 8502. Altri computer basati sul 6502 come il BBC Micro, l'Apple II e il Commodore 64 (quest'ultimo basato sul 6510) possono far uso di uno Z80 grazie ad unità esterne o cartucce.

Lo Z80 fu usato anche in numerosi videogiochi arcade fra cui il famosissimo Pac-man (1980).

Più tardi lo Z80 fu utilizzato in molti modelli di calcolatrici grafiche Texas Instruments (TI) come la TI-85 e la TI-83, nelle console Master System e Game Gear di SEGA e (seppure se in forma di clone non completamente compatibile con la CPU) nel Game Boy di Nintendo.

Lo Z80 venne anche usato a scopo d'insegnamento dalla Scuola Radio Elettra nella realizzazione dell'Elettra Computer System insieme al Z80 CTC e allo Z80 PIO.

Attualmente esistono implementazioni moderne dello Z80 basate su FPGA o su tecnologie a basso consumo in grado di raggiungere velocità di clock di alcune decine di megahertz.

[modifica] Periferiche dedicate

Nell'arco del tempo furono progettate diverse periferiche dedicate ad un funzionamento intimo con la CPU soprattutto per quanto riguarda il concatenamento delle priorità con gli interrupt hardware.

  • PIO (Periferal Input Output) due porte bidirezionali a 8 BIT programmabili a BIT singolo.
  • CTC (Counter Timer Circuit) quadruplo contatore e/o temporizzatore.
  • SIO (Serial Input Output) è una doppia USART di cui esistono varie versioni.
  • SIO9 come sopra ma singola porta.
  • DART (Dual Asincronus Receiver Trasmitter) come la SIO ma solo asincrona (UART).
  • DMA a canale singolo

[modifica] Collegamenti esterni

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Lista dei microprocessori Zilog
Famiglia Z80 : Z80 • Z180 • Z280 • Z380 • Z800 • eZ80
Famiglia Z8000 : Z8000 • Z80000
Microcontroller : Z8
Compatibili Z80 : NEC uPD780C • Sharp LH-0080 • T34 • ASCII R800 • U880 • MMN80CPU
Estratto da "http://it.wikipedia.org/wiki/Zilog_Z80"
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