Zilog Z80

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Zilog Z80
Central processing unit
Zilog Z80.jpg
Uno dei primi microprocessori Z80 fabbricati
(la data impressa indica "giugno 1976").
Prodotto 1976
Produttore Zilog
Frequenza CPU 2,5 MHz / 8 MHz
Microarchitettura 8 bit
Socket DIP40
Uno Z80 in versione CMOS, pacchettizzato in formato QFP

Lo Zilog Z80 è un microprocessore ad 8 bit progettato da Zilog e commercializzato a partire dal luglio del 1976. Lo Zilog Z80 è stato largamente utilizzato in numerosi sistemi, dagli home computer agli arcade, dai sistemi embedded a quelli militari.[1] Lo Z80, con i suoi derivati e i suoi cloni, è una delle famiglie di CPU più impiegate di tutti i tempi[2] e con la famiglia di CPU basate sul MOS 6502 ha dominato il mercato dei microcomputer e delle console giochi ad 8 bit di fine anni settanta e quello degli home computer dei primi anni ottanta.[3]

Zilog provò anche a commercializzare delle versioni per minicomputer dell'architettura Z80, lo Z800 e lo Z280, che però non riscossero il successo del loro predecessore: il primo fu abbandonato ancor prima della sua commercializzazione,[4] mentre la complessità ed i bug del secondo ne limitarono la diffusione a vantaggio di altri prodotti, fra cui l'Hitachi HD64180 e lo Zilog Z180.[5]

Zilog concesse in licenza senza royalty la proprietà intellettuale del progetto del core dello Z80 a qualunque società lo avesse voluto produrre in proprio: questa politica commerciale alla lunga ripagò Zilog con un ritorno di immagine, diffusione e vendite perché permise ad un prodotto di una piccola società, quale essa era, di affermarsi sul mercato mondiale grazie al fatto che grossi produttori come Toshiba iniziarono a produrre in quantità industriali il processore.[6] Come conseguenza di questa scelta commerciale, Zilog ha prodotto meno del 50% di tutti gli Z80 costruiti in questi anni.[6] Nonostante ciò diversi produttori dell'Europa dell'Est,[1] del Giappone[6] e dell'ex Unione Sovietica[7] fabbricarono delle copie della CPU senza licenza.

Breve storia e analisi tecnica[modifica | modifica wikitesto]

Federico Faggin, dopo aver lavorato sull'8080, lasciò Intel alla fine del 1974 per divergenze con la dirigenza: questa, infatti, era ancora troppo focalizzata sulla produzione di chip di memoria e considerava i microprocessori solo come prodotti accessori, utili per vendere più RAM.[8] Faggin, invece, intravedeva in essi una potenzialità d'impiego molto più vasta, grazie alla loro possibilità di essere programmati per impieghi generali. Faggin decise quindi di lasciare Intel per fondare insieme al suo collega Ralph Ungermann la Zilog, una società dedita esclusivamente alla produzione di CPU.[9] Il primo prodotto della società fu proprio lo Z80, nato da un progetto che Faggin elaborò verso la fine del 1974,[10] presentato nel luglio del 1976.[11]

Il set di istruzioni dello Z80 fu scritto per essere compatibile con l'Intel 8080,[11][12] per cui gran parte del codice per l'8080 (principalmente quello del sistema operativo CP/M) poteva girare senza modifiche sullo Z80. Masatoshi Shima (co-progettista dell'Intel 4004 e dell'Intel 8080) contribuì allo sviluppo dello Z80.[13]

La piedinatura originale dello Z80 con pacchettizzazione DIP40

Lo Z80 offriva le seguenti migliorie rispetto all'8080:[12]

  • un insieme di istruzioni più completo,[14] incluse quelle per la manipolazione dei bit, lo spostamento dei blocchi di dati, l'I/O e le istruzioni per la ricerca dei byte;[15]
  • nuovi registri indice IX e IY, con le relative istruzioni;
  • un sistema di interrupt vettorizzati maggiormente automatizzato e generalizzato, operante in 3 modalità: il modo 2 gestiva una modalità vettorizzata indiretta, il modo 1 prevedeva una modalità diretta, valida per sistemi semplici con hardware minimale, mentre il modo 0 indicava la modalità compatibile 8080.[16]
  • due banchi di registri separati, che possono essere velocemente invertiti, per velocizzare la risposta agli interrupt;
  • necessità di meno hardware per l'alimentazione, la generazione del clock, l'interfaccia di memoria e l'I/O:
    • richiesta di 1 singola alimentazione a 5 V (l'8080 necessita di 3 alimentazioni, rispettivamente a -5 V, +5 V e +12 V)
    • clock a 5 V a singola fase (l'8080 necessita di un generatore di clock a due fasi di grande ampiezza);
    • un meccanismo integrato per il refresh della memoria ad accesso diretto che altrimenti doveva essere fornito da una circuiteria esterna;
    • bus dati non multiplato (l'8080 ha nel bus dati un sistema multiplato di segnali di stato);
  • un prezzo più basso.

Lo Z80 si diffuse nel mercato dei processori molto più dell'8080 e del suo successore, l'Intel 8085[17] e divenne una delle CPU ad 8 bit più popolari.[18][19] Uno dei fattori chiave del successo iniziale dello Z80 furono i sistemi integrati nel chip stesso, come quello per il refresh della memoria DRAM, che permettevano di utilizzarlo in abbinamento ad altri pochi chip di supporto (più in là comparvero sistemi embedded basati sullo Z80, che in genere utilizzano memorie statiche, che non necessitano di questo refresh).

Il progetto originale in logica NMOS vide il limite massimo della frequenza del clock crescere progressivamente dai 2,5 MHz iniziali fino ai 4 MHz dello Z80A, ai 6 MHz dello Z80B ed agli 8 MHz dello Z80H.[20][21] Ne fu realizzata anche una versione CMOS con un intervallo di frequenze che andava dai 4 MHz fino ai 20 MHz delle versioni vendute più recentemente.[22][23] La versione CMOS permetteva inoltre una modalità d'attesa a basso consumo energetico denominata "Power-Down", o "modalità standby", in cui veniva mantenuto lo stato interno (registri e segnali di controllo) del processore fino al ricevimento del segnale di uscita da tale stato (un segnale di clock).[23] I chip derivati compatibili con lo Z80, l'HD64180/Z180[24][25] e l'eZ80 sono dichiarati capaci rispettivamente di 33 MHz e 50 MHz.

Descrizione tecnica[modifica | modifica wikitesto]

Modello di programmazione e gestione dei registri[modifica | modifica wikitesto]

Il modello di programmazione e la gestione dei registri sono convenzionali e simili a quelli della famiglia x86. I registri AF, BC, DE e HL, compatibili con quelli dell'Intel 8080, sono duplicati nello Z80 in 2 banchi separati[26] con il processore che può velocemente passare da un banco all'altro,[27] una caratteristica utile per velocizzare la risposta agli interrupt ad alta priorità e livello singolo. Questa caratteristica era presente nel Datapoint 2200, mentre non era implementata nell'Intel 8008. Il sistema dei registri doppi aveva senso sullo Z80 (e su altri microprocessori dell'epoca), perché esso era stato progettato anche per i sistemi embedded, non solo per i personal computer o per gli home computer.[28] I doppi registri risultarono molto utili per la codifica assembly altamente ottimizzata: alcuni software, specialmente i giochi per i sistemi MSX, gli ZX Spectrum ed altri computer basati sullo Z80, portarono l'ottimizzazione dell'assembly dello Z80 a livelli estremi, impiegando, tra le altre cose, proprio i registri duplicati.

Registri[29][modifica | modifica wikitesto]

Architettura dello Z80

Come sull'8080, i registri ad 8 bit sono di solito accoppiati per ottenerne delle versioni a 16 bit. I registri compatibili con quelli dell'8080 sono:

  • AF - (8 bit) accumulatore (A) e bit di flag (F) per resto, zero, segno meno, parità/overflow, semi-riporto (usato per codifica decimale), ed un flag Aggiungi/Sottrai (normalmente chiamato N), anch'esso per la codifica decimale;
  • BC - (16 bit) registro dati/indirizzo oppure 2 registri ad 8 bit;
  • DE - (16 bit) registro dati/indirizzo oppure 2 registri ad 8 bit;
  • HL - (16 bit) registro accumulatore a 16 bit/indirizzo oppure 2 registri ad 8 bit;
  • SP - (16 bit) puntatore stack;
  • PC - (16 bit) contatore di programma.

I nuovi registri introdotti dallo Z80 sono:

  • IX - (16 bit) registro indice o di base per offset ad 8 bit immediati o accumulatore a 16 bit;
  • IY - (16 bit) registro indice o di base per offset ad 8 bit immediati o accumulatore a 16 bit;
  • I - (8 bit) registro base per gli interrupt vettoriali;
  • R - (8 bit) contatore per refresh della DRAM (il bit più significativo non conta);
  • AF' - accumulatore alternativo (od "ombra") e flag (attivati e disattivati con EX AF,AF');
  • BC', DE' e HL' - registri alternativi (od "ombra") e flag (attivati o disattivati con EXX);
  • 4 bit per lo stato degli interrupt e le modalità degli interrupt.

Non c'è la possibilità di accedere direttamente ai registri alternativi: esistono per questo compito 2 istruzioni speciali, EX AF,AF' e EXX,[29] ognuna delle quali modifica 1 di 2 multiplatori flip-flop. Questo permette passaggi veloci di contesto per le routine di servizio degli interrupt: EX AF, AF' può essere utilizzata da sola (per routine di interrupt molto semplici e veloci) o in abbinamento a EXX per invertire l'intero gruppo di registri AF, BC, DE e HL, un modo di operare molto più veloce di quello basato sull'inserimento degli stessi registri nello stack (interrupt con più livelli o interrupt lenti e con bassa priorità normalmente utilizzano lo stack per memorizzare il valore dei registri).

Il registro di refresh ("R") viene incrementato[30] ogni volta che la CPU esegue un opcode (o un prefisso opcode) e non ha pertanto una relazione semplice con l'esecuzione del programma. Questo modo di operare era spesso usato per generare numeri pseudo-casuali nei giochi, ma anche in schemi di protezione software. Era anche utilizzato come contatore "hardware" in alcuni sistemi: un famoso esempio di questo utilizzo è il Sinclair ZX81, che permette di tenere traccia delle posizioni dei caratteri sullo schermo TV innescando un interrupt al verificarsi della reinizializzazione (collegando l'interrupt ad A6).

Il registro vettoriale di interrupt ("I") è usato per gli interrupt dello Z80 specificati con modalità 2 (selezionata dall'istruzione IM 2). Esso fornisce l'indirizzo di base per la tabella a 128 voci degli indirizzi degli interrupt di servizio che sono selezionati tramite un puntatore inviato alla CPU durante un ciclo di riconoscimento degli interrupt.[16] Il puntatore identifica un particolare chip di periferica e/o una funzione di periferica o quant'altro, dove i chip sono normalmente connessi a cascata per la risoluzione della priorità. Come per quello di refresh, questo registro è stato talvolta utilizzato in maniera "creativa".

Il linguaggio assembly dello Z80[modifica | modifica wikitesto]

Una retrospettiva - Il Datapoint 2200 e l'Intel 8008[modifica | modifica wikitesto]

Il linguaggio assembly del primo Intel 8008 era basato su una sintassi molto semplice (ma schematica), derivata dall'architettura del Datapoint 2200; questa sintassi fu poi trasformata in un nuovo linguaggio assembly dedicato al chip 8008; il nuovo linguaggio assembly fu poi esteso, quasi nello stesso periodo, per adattarsi alle aggiunte possibilità di indirizzamento offerte dal più evoluto chip Intel 8080 (l'8008 e l'8080 condividevano un linguaggio senza che fossero compatibili a livello di codice binario; l'8008 era invece compatibile a livello binario con il Datapoint 2200).

In questo processo di trasformazione, l'abbreviazione mnemonica "L", che stava per LOAD, fu sostituita dalle parole LOAD, STORE e MOVE, a cui erano state aggiunte altre lettere simboliche. La lettera "M", per Memory (referenziata da HL), fu trasformata da abbreviazione mnemonica a operando indipendente sintatticamente, mentre i registri e le combinazioni di registri furono indicati in maniera molto inconsistente, sia abbreviando gli operandi (ad esempio "MVI D" e "LXI H") sia usando le stesse forme mnemoniche delle istruzioni (ad esempio "LDA" e "LHLD") sia usando entrambi gli schemi contemporaneamente (ad esempio "LDAX B" e "STAX D").

Datapoint 2200

& i8008

i8080 Z80 i8086/i8088
ca. -1973 ca. 1974 1976 1978
LBC MOV B,C LD B,C MOV BL,CL
-- LDAX B LD A,(BC) MOV AL,[BX]
LAM MOV A,M LD A,(HL) MOV AL,[BP]
LBM MOV B,M LD B,(HL) MOV BL,[BP]
-- STAX D LD (DE),A MOV [DX],AL
LMA MOV M,A LD (HL),A MOV [BP],AL
LMC MOV M,C LD (HL),C MOV [BP],CL
LDI 56 MVI D,56 LD D,56 MOV DL,56
LMI 56 MVI M,56 LD (HL),56 MOV byte ptr [BP],56
-- LDA 1234 LD A,(1234) MOV AL,[1234]
-- STA 1234 LD (1234),A MOV [1234],AL
-- -- LD B,(IX+56) MOV BL,[SI+56]
-- -- LD (IX+56),C MOV [SI+56],CL
-- -- LD (IY+56),78 MOV byte ptr [DI+56],78
-- LXI B,1234 LD BC,1234 MOV BX,1234
-- LXI H,1234 LD HL,1234 MOV BP,1234
-- SHLD 1234 LD (1234),HL MOV [1234],BP
-- LHLD 1234 LD HL,(1234) MOV BP,[1234]
-- -- LD BC,(1234) MOV BX,[1234]
-- -- LD IX,(1234) MOV SI,[1234]

Tabella di 4 sintassi che usano esempi di istruzioni di LOAD e STORE equivalenti o (per l'8086) molto simili.[31]

La nuova sintassi[modifica | modifica wikitesto]

Intel dichiarò che i codici mnemonici del suo assembly erano brevettati. Fu perciò sviluppata una nuova sintassi, questa volta con un approccio più semantico:

  • tutti i registri e le coppie di registri venivano indicati esplicitamente con i loro nomi interi;
  • le parentesi tonde "()" venivano utilizzate coerentemente per indicare "contenuto di memoria a" (puntatore non referenziato), con l'eccezione di alcune istruzioni di salto;[32]
  • Tutte le istruzioni "load" e "store" usavano lo stesso codice mnemonico, LD per LOAD (un ritorno al vocabolario semplicistico del Datapoint 2200); altre istruzioni di uso comune (come ADD e INC) usavano lo stesso codice mnemonico, indipendentemente dal modo di indirizzamento o dalla dimensione dell'operando (ciò era possibile perché gli stessi operandi contenevano in sé abbastanza informazioni).

Queste linee guida resero semplice il compito di trovare i nomi e la sintassi di tutte le nuove istruzioni dello Z80, così come il riadattamento delle vecchie (ad esempio "LD BC,(1234)" espresso più sopra).

Dalla tabella si nota anche la somiglianza tra la sintassi dello Z80 e quella dell'Intel 8086. A parte la differenza di nomenclatura, e a dispetto di una certa discrepanza nella struttura base dei registri, le due sintassi sono virtualmente isomorfe per una larga porzione di istruzioni. Non è però certo se questa somiglianza sia dovuta alle comuni influenze avute su entrambi i gruppi di progettazione dalle CPU ante Intel 8080 (come il PDP-11), alla natura competitiva della relazione fra i due progetti o ad una questione di scelte.[33][34]

Istruzioni e codifica[modifica | modifica wikitesto]

Lo Z80 utilizza 252 dei 256 codici disponibili come singoli byte opcode ("root instructions", "istruzioni base"); i 4 codici rimanenti sono utilizzati estesamente come prefissi opcode:[35] CB e ED abilitano delle istruzioni aggiuntive, e DD e FD selezionano rispettivamente "IX+d" e "IY+d" (in alcuni casi senza utilizzare "d") al posto di HL. Questo schema dà allo Z80 un elevato numero di permutazioni di istruzioni e registri; Zilog le inquadrò in 158 differenti "tipi di istruzioni", 78 delle quali sono le stesse di quelle dell'8080,[35] permettendo l'esecuzione dei programmi 8080 sullo Z80.

La documentazione di Zilog raggruppa inoltre le istruzioni nelle seguenti categorie:

  • operazioni aritmetiche e logiche ad 8 bit;
  • operazioni aritmetiche a 16 bit;
  • operazioni di caricamento ad 8 bit;
  • operazioni di caricamento a 16 bit;
  • operazioni sui bit (inserimento di valore 1, 0 o di test);
  • operazioni di chiamata e ritorno da sottoprogrammi e riavvio da indirizzi predefiniti (restart);
  • operazioni di scambio, trasferimento e ricerca dei blocchi;
  • operazioni di controllo CPU e aritmetica semplice;
  • operazioni di gestione dell'input/output;
  • operazioni di salto;
  • operazioni di rotazione e scorrimento dei bit;

Come su altri processori dell'epoca, nessuna istruzione di moltiplicazione è disponibile nell'originale Z80.[36] Le differenti dimensioni e le varianti delle operazioni di addizione, spostamento e rotazione dei bit avevano anche differenti effetti sui flag, a causa delle proprietà di influenza sui flag copiate dall'8080. Le istruzioni di caricamento non influenzavano i flag (tranne nei casi di caricamento negli speciali registri I e R). Le istruzioni sui registri indice erano utili per ridurre la dimensione del codice e, anche se alcune di esse non erano molto più veloci delle "equivalenti" sequenze composte dalle semplici operazioni, esse permettevano di ridurre indirettamente il tempo di esecuzione, diminuendo il numero di istruzioni necessarie per salvare e ripristinare i registri.[37][38] Similarmente, le istruzioni per le addizioni a 16 bit non erano particolarmente veloci nell'originale Z80 (11 cicli); comunque esse erano circa due volte più veloci se paragonate alle operazioni ad 8 bit alle prese con gli stessi calcoli e inoltre riducevano l'utilizzo dei registri.

Istruzioni non documentate[modifica | modifica wikitesto]

I registri indice IX e IY erano stati pensati come puntatori a 16 bit flessibili per migliorare l'abilità di manipolare la memoria, le strutture di dati e gli stack. Ufficialmente essi erano gestiti solo come registri a 16 bit, ma in realtà erano implementati come una coppia di registri ad 8 bit,[39] alla stessa maniera del registro HL, che era accessibile sia integralmente a 16 bit sia nei suoi singoli registri ad 8 bit "High" e "Low". Ugualmente i codici opcode (linguaggio macchina) erano identici ma preceduti da un nuovo prefisso opcode.[40]

Zilog pubblicò gli opcode ed i relativi codici mnemonici per le funzioni illustrate, ma non documentò il fatto che ogni opcode che permetteva la manipolazione dei registri H e L era ugualmente valido per le porzioni ad 8 bit dei registri IX e IY. Un esempio è l'opcode 26h seguito immediatamente da un byte (LD H,n), che caricherà quel valore nel registro H. Precedendo questa istruzione a 2 byte con il prefisso opcode per il registro IX si avrà il caricamento di quel valore negli 8 bit più significativi del registro IX. Un'importante eccezione a questo modo di operare è data dalle istruzioni simili a LD H,(IX+d) che fanno uso sia del registro HL sia di IX, o di IY, nella stessa istruzione:[40] in questo caso il prefisso DD si applica solo alla porzione "(IX+d)" dell'istruzione.

Inoltre ci sono diverse altre istruzioni non documentate.[41]

Esecuzione delle istruzioni[modifica | modifica wikitesto]

Ogni istruzione è eseguita in passaggi che sono di solito indicati come cicli macchina (o M-cycles), dall'inglese "machine cycles", ognuno dei quali può richiedere da 3 a 6 cicli clock (o T-states o T-cycles).[42] Ogni M-cycle corrisponde approssimativamente ad un accesso alla memoria e/o ad un'operazione interna. Molte istruzione terminano effettivamente durante il ciclo M1 dell'istruzione successiva, condizione nota come fetch/execute overlap.

Esempi di istruzioni tipiche (R=read, lettura - W=write, scrittura)

M-cycle
totali
istruzione M1 M2 M3 M4 M5 M6
1[43] INC BC opcode
2[44] ADD A,n opcode n
3[45] ADD HL,DE opcode internal internal
4[46] SET b,(HL) prefix opcode R(HL), set W(HL)
5[45] LD (IX+d),n prefix opcode d n,add W(IX+d)
6[47] INC (IY+d) prefix opcode d add R(IY+d),inc W(IY+d)

Gli M-cycle dello Z80 sono gestiti da una macchina a stati finiti interna che costruisce ogni ciclo a partire da 3, 4, 5 o 6 T-cycle, a seconda del contesto. Questo meccanismo evita di dovere usare un'ingombrante logica asincrona e fa sì che i segnali di controllo si comportino in modo coerente all'interno di una vasta gamma di frequenze di clock. Ciò significa anche che va usato un clock con una frequenza superiore rispetto a quello che si userebbe nella situazione in cui questa suddivisione dei cicli macchina non esistesse (approssimativamente 2-3 volte superiore).

Questo non implica però la necessità di usare una memoria con dei tempi di accesso migliori, in quanto un clock con una risoluzione più elevata permette un controllo più preciso dei timing della memoria e la stessa può essere attiva in parallelo con la CPU per un margine più ampio (cioè registra meno idle), permettendo un uso più efficiente delle sue prestazioni. Parlando di esecuzione delle istruzioni, lo Z80 combina 2 cicli di clock completi in un lungo periodo di accesso alla memoria (il segnale M1), che generalmente dura solo una frazione di un (più lungo) ciclo di clock, in una specie di design più asincrono (tipo il Motorola 6800 o altre CPU simili).

Le memorie erano di solito troppo lente (soprattutto quelle di tipo EPROM, ma anche le Flash) se paragonate ai sotto-cicli (i cicli di clock) delle macchine a stato finito usate nei processori contemporanei. Il ciclo macchina più breve che poteva essere usato nei progetti embedded era spesso limitato dai tempi di accesso della memoria, non dalla massima frequenza della CPU (specialmente durante l'era degli home computer). Questa relazione è però cambiata leggermente durante le ultime decadi, particolarmente per quanto riguarda le SRAM; senza cache, i disegni a ciclo singolo come l'eZ80 sono pertanto divenuti recentemente molto più importanti.

Periferiche compatibili[modifica | modifica wikitesto]

Zilog introdusse un certo numero di periferiche per lo Z80, tutte supportanti il sistema di gestione degli interrupt e lo spazio di indirizzi I/O della CPU. Queste includevano il "CTC" (Counter-Timer-Circuit), il "SIO" (Serial Input Output), il "DMA" (Direct Memory Access), il "PIO" (Parallel Input-Output) ed il "DART" (Dual Asynchronous Receiver Transmitter). Col tempo, di questi chip furono offerte anche versioni in tecnologia CMOS, che offrivano un consumo energetico più basso unito ad una velocità superiore.

Come i processori Intel 8085 e 8086, ma non come i processori Motorola 6800 e MOS 6502, lo Zilog Z80 e l'Intel 8080 avevano per le istruzioni che riguardavano l'I/O una linea di controllo ed uno spazio d'indirizzi separati. Nonostante alcuni computer basati sullo Z80 (come l'Osborne 1) utilizzassero dei dispositivi di I/O mappati in memoria, in genere lo spazio I/O era utilizzato per indirizzare uno dei molti chip periferici di Zilog compatibili con lo Z80: i chip di I/O di Zilog supportavano gli interrupt in modo 2 dello Z80 (vedi sopra), che semplificava la gestione degli stessi per un gran numero di periferiche.

Indirizzamento I/O a 16 bit "non documentato"[modifica | modifica wikitesto]

Lo Z80 veniva indicato ufficialmente come capace di supportare l'indirizzamento della memoria a 16 bit (massimo 64 kB) e l'indirizzamento I/O ad 8 bit (massimo 256 porte), ma leggendo il manuale hardware di riferimento si poteva notare come tutte le istruzioni di I/O potessero gestire l'intero bus indirizzi a 16 bit: OUT (C),reg e IN reg,(C) inseriscono l'intero contenuto del registro BC nel bus indirizzi;[48] OUT (n),A e IN A,(n) inseriscono il contenuto del registro A nei bit b8-b15 del bus indirizzi e di n nei bit b0-b7 del bus indirizzi. Un progettista poteva scegliere se decodificare l'intero bus indirizzi a 16 bit sulle operazioni di I/O, così da avvantaggiarsi di questa caratteristica, oppure usare i bit più alti del bus indirizzi (b8-b15) per selezionare delle sotto-caratteristiche del dispositivo di I/O. Questa peculiarità è stata usata anche per minimizzare i requisiti hardware di decodifica, come negli Amstrad CPC e nello ZX81.

Copie su licenza, cloni e derivati[modifica | modifica wikitesto]

Cloni[modifica | modifica wikitesto]

Il Mostek MK3880 e l'SGS-Thomson (ora STMicroelectronics) Z8400 erano entrambi copie ufficiali dello Z80. Sharp e NEC svilupparono dei cloni in tecnologia NMOS, rispettivamente l'LH0080 e il µPD780C. Toshiba ne realizzò una versione CMOS, il TMPZ84C00, che è ritenuto essere lo stesso processore dello Zilog Z84C00, anch'esso in CMOS. Ci furono anche chip Z80 realizzati da GoldStar (poi LG), così come la serie BU18400 dei cloni Z80 (inclusi i chip DMA, PIO, CTC, DART e SIO) in tecnologia NMOS e CMOS realizzati da ROHM Electronics.

Nella Germania dell'Est comparve un clone senza licenza dello Z80, noto come U880: fu utilizzato nei computer realizzati da VEB Robotron e VEB Mikroelektronik Mühlhausen, come la serie KC 85, ma anche per computer auto-assemblati come il COMP JU+TER. In Romania era diffuso un altro clone senza licenza, l'MMN80CPU di Microelectronica, utilizzato negli home computer (quali il TIM-S, l'HC ed il COBRA).

Diversi cloni dello Z80 furono realizzati anche nell'Unione Sovietica; uno di questi era il T34VM1,[22] chiamato anche КP1858VМ1[7] (realizzato parallelamente al clone russo dell'8080, il KR580VM80A): il primo doveva essere usato nelle serie di pre-produzione, mentre il secondo doveva essere utilizzato per le produzioni in larga scala, anche se, a causa del collasso dell'industria microelettronica sovietica di fine anni ottanta, esistono più T34VM1 che КP1858VМ1.

Derivati[modifica | modifica wikitesto]

Compatibili con lo Z80 originale
  • Hitachi sviluppò l'HD64180, un microcodificato e parzialmente dinamico Z80 in CMOS, con le periferiche montate su chip ed una semplice MMU, che gestiva uno spazio indirizzi di 1 MB. Questo chip fu poi realizzato anche da Zilog, inizialmente come Z64180 e poi come Z180,[49] che ha il protocollo del bus ed i timing adattati meglio ai chip periferici dello Z80. Zilog ha continuato a produrre lo Z180 e a migliorarlo: le nuove versioni si chiamano Z8S180/Z8L180, e hanno core pienamente statici, con bassi consumi energetici e ridotte interferenze elettromagnetiche (EMI, elimination of electromagnetic interference).[50]
  • Toshiba sviluppò le serie di controller intelligenti Z84013/Z84C13 (a 84 pin), e Z84015/Z84C15 (a 100 pin), in pratica dei core Z80 con le sue periferiche in tecnologia NMOS e CMOS, con un temporizzatore di supervisione, funzione di POR ("Power-On-Reset") e generatore di stati d'attesa, tutto sullo stesso chip. Essi furono fabbricati anche da Sharp. Questi processori sono oggi assemblati anche da Zilog.[51]
  • Lo Zilog Z380, un chip a 32 bit compatibile con lo Z80, introdotto nel 1994, è sopravvissuto durante questi anni; è usato principalmente nei dispositivi per le telecomunicazioni.
  • Lo Zilog eZ80, pienamente compatibile con lo Z80[52] con word di 8/16/24/32 bit ed uno spazio indirizzi lineare di 16 MB; è stato introdotto nel 2001. Esiste in diverse versioni, con SRAM o memoria flash integrata, così come con le periferiche montate su chip. Una variante integra su chip un MAC e il software a corredo include uno stack IP. A differenza dello Z800 e dello Z280, presenta solo qualche istruzione aggiuntiva (di cui le principali riguardano i metodi di indirizzamento e quelle per caricare i registri in memoria, con indirizzo variabile a 16/24 bit); rispetto allo Z80, esegue le istruzioni da 2 ad 11 volte più velocemente (con un valore medio di 3-5 volte). È certificato per frequenze di clock fino a 50 MHz.
  • Kawasaki produsse il KL5C8400, compatibile a livello binario con lo Z80, di cui risulta mediamente 1,2-1,3 volte più veloce e può operare con clock fino a 33 MHz. Kawasaki produsse anche la famiglia KL5C80A1x, con le periferiche ed una piccola memoria RAM integrata nel chip: è efficiente approssimativamente quanto l'eZ80 e può operare fino a 10 MHz (2006).[53]
  • Alcune famiglie di processori multimediali del costruttore cinese Actions Semiconductor, come l'ATJ2085 ed altri chip, contengono una MCU compatibile con lo Z80 insieme ad un processore DSP dedicato a 24 bit.[54] Questi chip sono utilizzati in molti lettori MP3 e multimediali.
Non compatibili
  • La serie di microcontrollori Toshiba TLCS-900 (principalmente PROM) sono basati sullo Z80, condividendo con questo la struttura base dei registri suddivisi in BC, DE, HL, IX, IY e gran parte delle stesse istruzioni, ma non sono compatibili a livello binario, al contrario della precedente famiglia TLCS 90.[55]
  • La serie di microcontrollori NEC 78K è basata sullo Z80: essi condividono la stessa struttura base dei registri BC, DE, HL e istruzioni simili (ma con nomi differenti). Non sono compatibili a livello binario con lo Z80.
Parzialmente compatibili

Non più in produzione:

  • L'R800 prodotto da ASCII Corporation fu un veloce processore a 16 bit utilizzato nei computer MSX Turbo R: era compatibile con lo Z80 a livello software ma non a livello hardware (i timing dei segnali, la disposizione ed i segnali dei pin differivano dallo Z80).
  • Gli Z800, in tecnologia NMOS, e Z280, in tecnologia CMOS, furono implementazioni più veloci dello Z80 (prima dell'arrivo dell'HD64180/Z180), con una MMU capace di gestire uno spazio indirizzi di 16 MB; essi aggiungevano molte variazioni e modalità di indirizzamento al set di istruzioni originali dello Z80. Il primo non fu neanche messo in commercio mentre il secondo non riuscì ad imporsi a causa della sua eccessiva complessità e perché era stato progettato più per l'uso nei minicomputer che nei sistemi embedded.[5][58] Per contro lo Z80 in versione CMOS era rimasto popolare, a fianco delle famiglie compatibili Z180 ed eZ80.

Versioni FPGA e ASIC[modifica | modifica wikitesto]

L'Evatronix CZ80CPU è un core per CPU equivalente allo Z80,[59] disponibile come codice sorgente Verilog o VHDL per i diffusi ASIC o come sorgente EDIF di netlist per i FPGA da Actel, Altera, Lattice o Xilinx.

Versioni libere sono il T80[60] ed il TV80,[61][62] disponibili come sorgenti VHDL e Verilog sotto una licenza in stile BSD o LGPL.[63] La versione in VHDL, una volta sintetizzata, può essere impostata fino a 35 MHz su un FPGA Spartan II di Xilinx.[60] Per produzioni su larga scala è comunque più conveniente utilizzare una soluzione tradizionale (o ASIC) piuttosto che un FPGA.

Emulazione software[modifica | modifica wikitesto]

Gli emulatori software degli Z80 girano oggi sui moderni PC molto più velocemente di quanto facesse la CPU Z80 originale: essi sono utilizzati per simulare gli home computer basati sullo Z80 (come l'Amstrad CPC, l'MSX ed il Sinclair ZX Spectrum), ma anche negli emulatori di videogiochi (come il MAME) per eseguire i vecchi arcade. Il SIMH emula il computer MITS Altair 8800 sia con processore 8080 che Z80.

Usi[modifica | modifica wikitesto]

Nei computer desktop[modifica | modifica wikitesto]

Durante la fine degli anni settanta e i primi anni ottanta lo Z80 fu utilizzato in un gran numero di macchine da ufficio basate sul sistema operativo CP/M, una combinazione che dominò il mercato di quel tempo.[64][65]

Due esempi di macchine da ufficio basate sul binomio Z80+CP/M furono il portatile Osborne 1 e la serie Kaypro. Research Machines realizzò i microcomputer 380Z (1977) e LINK 480Z (1981): quest'ultimo era dotato di un'interfaccia di rete proprietaria CHAIN (tipo Ethernet) per il collegamento ad una LAN. Se sulla LAN era presente un file server, il computer poteva avviare da esso un sistema operativo usando il CP/NOS (una versione solo-rete del CP/M), altrimenti poteva avviare il CP/M da un disco e poi accedere ai servizi di rete tramite CP/NET. Altri costruttori di tali sistemi furono TeleVideo, Xerox (serie 820) ed un gran numero di altre società più o meno conosciute. Alcuni sistemi utilizzavano un multitasking software per distribuire un processo fra diversi utenti.

Il Commodore 128 integrava a fianco del MOS 8502 un processore Z80, grazie al quale poteva entrare in una particolare modalità compatibile con il CP/M.[66][67] Altri computer basati sul MOS 6502 in vendita a quel tempo, come il BBC Micro e l'Apple II,[68] o basati sul MOS 6510, come il Commodore 64,[69] potevano usare lo Z80 alloggiato su un'unità esterna, una scheda aggiuntiva o una cartuccia di espansione, come la SoftCard di Microsoft per l'Apple II: essa era una scheda aggiuntiva particolarmente diffusa ed uno dei pochi prodotti hardware realizzati da Microsoft a quel tempo.

Acer, all'epoca Multitech, introdusse il Microprofessor I nel 1981, un dispositivo per l'apprendimento del linguaggio macchina dello Z80. Attualmente è ancora prodotto e venduto da Flite Electronics Int. (Southampton, Inghilterra) come "Flite's MPF-1B".[70]

Lo Z80 fu usato nella famiglia di home computer prodotti da Sinclair. Il Sinclair ZX80 integrava uno Z80 oppure lo μPD780C-1, un clone del processore prodotto da NEC. Questo computer, presentato nel 1980, integrava 1 kB di RAM e 4 kB di ROM, contenenti il sistema operativo ed il linguaggio di programmazione Sinclair BASIC. Il Sinclair ZX81, presentato nel 1981, era un'evoluzione del precedente, rispetto al quale utilizzava uno Z80A ed integrava 8 kB di memoria ROM. Come lo ZX80, anche lo ZX81 delegava alla CPU Z80 la generazione del segnale video. L'erede dello ZX81 fu il Sinclair ZX Spectrum, basato anch'esso sullo Z80A, ma con un hardware migliore: lo ZX Spectrum poteva infatti contare su più RAM (16 kB o 48 kB, a seconda delle versioni), un interprete BASIC più completo (residente su 16 kB di ROM) e su una grafica a colori.

Nei sistemi embedded e nell'elettronica di consumo[modifica | modifica wikitesto]

Lo Zilog Z80 è stato a lungo un microprocessore molto diffuso nei sistemi embedded e nei microcontroller[29] dove è stato largamente utilizzato fino ai primi anni 2000,[18][71] sostituito dal suo successore eZ80. Di seguito sono illustrati alcuni usi dello Z80, inclusi i prodotti dell'elettronica di consumo.

Utilizzo industriale/professionale[modifica | modifica wikitesto]

Un centralino basato sullo Z80. La CPU è nella parte sinistra, accanto al chip con l'etichetta sopra.
  • Apparecchiature da ufficio (quali fax, segreterie telefoniche e fotocopiatrici) usano spesso lo Z80.
  • Controller PLC industriali utilizzano lo Z80 in moduli CPU per le funzioni ausiliarie quali l'I/O analogico, o in moduli di comunicazione.
  • È anche usato in robotica, ad esempio per il riconoscimento vocale[72] e in compiti di basso livello, come unità di controllo dei servomeccanismi per selezionare e posizionare i meccanismi (anni novanta).
  • I multiplexer RS232 che collegano un gran numero di "terminali" in vecchio stile ai minicomputer o ai mainframe utilizzavano matrici schede Z80 CPU/SIO.
  • Lo Z80 è stato usato anche nei mixer video usati nelle emittenti TV per operazioni di modifica video in real-time (anni ottanta).[73]
  • È stato usato anche nei dischi rigidi di Seagate Technology e di altri produttori come controller.
  • I terminali per le carte di credito delle pompe di benzina in America utilizzavano la CPU Z80 ed i chip PIO (Brevetti USA 4930665, 4962462 e 5602745).
  • Diverse schede di espansione per PC, come le schede SCSI di Adaptec, hanno utilizzato lo Z80/Z180 ed i loro chip periferici.
  • I processori Z80/Z180/Z380 sono stati utilizzati in apparecchiature per le telecomunicazioni come i commutatori telefonici ed i modem.
  • Il commutatore di messaggi di Stofor, utilizzato ampiamente dalle banche e dagli agenti di borsa inglesi negli anni ottanta, era basato sullo Z80.
  • Dispositivi per la domotica, come i controller wireless degli impianti di annaffiatura o le reti senza fili, usano il sistema opensource N8VEM.
  • Alcuni etilometri, come l'Intoxilyzer 5000EN, utilizzano una coppia di Z80 (anni 2000).[74]

Elettronica di consumo[modifica | modifica wikitesto]

Strumenti musicali e altro[modifica | modifica wikitesto]

  • Alcuni sequencer MIDI come l'E-mu 4060 Polyphonic Keyboard and Sequencer (1977)[92] ed il Roland MSQ700 (1984)[93], erano costruiti intorno allo Z80.
  • Anche alcuni controller e commutatori MIDI, come il Waldorf Midi-Bay MB-15, usavano lo Z80 (1990).[94]
  • Alcuni sintetizzatori analogici polifonici integravano lo Z80 come scanner della tastiera (ma anche per gestire le manopole delle impostazioni, i display e altro) e nei convertitori D/A o nei controlli PWM dei livelli analogici; nei sistemi più recenti è stato usato alle volte per gestire le comunicazioni tra i dispositivi MIDI. Lo Z80 è stato spesso utilizzato anche per generare il suono, implementando un oscillatore a bassa frequenza o un sintetizzatore. Alcuni esempi sono:
    • i sintetizzatori Prophet 5 (1978), Prophet 10 (1980),[95] Prophet 600 (1982), Six-Trak (1984), Multitrak (1985), MAX (1984) e Split-8 (1985) di Sequential Circuits;[96]
    • il sintetizzatore a 6 voci MemoryMoog (1982);[97]
    • il sintetizzatore ad 8 voci Oberheim OB-8 (1983) con MIDI;[96]
    • il sintetizzatore ad 8 voci Roland Jupiter-8 (1981).[98]
  • Sintetizzatori/campionatori digitali come l'E-MU Emulator I (1981), l'Emulator II (1984) ed il campionatore a 12 bit Akai S700 (1987).[99]
  • Drum machine come l'E-mu SP-12 (1985), l'E-mu SP-1200 (1987), l'E-mu Drumulator (1983) ed il Drumtraks (1984) di Sequential Circuits usavano i processori Z80.[96]
  • Molti riverberatori digitali della Lexicon di fine anni ottanta (PCM70, LXP15, LXP1, MPX100) usavano uno o più Z80 per l'interfaccia utente e l'oscilloscopio a bassa frequenza; le funzioni sul segnale digitale erano poi eseguite da hardware dedicato.
  • Il preamplificatore per chitarra con controller MIDI a valvole ADA MP-1 (1988) usava lo Z80.[100]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b Eastern Bloc Z80, CPU-Collection.de. URL consultato il 21 agosto 2010.
    (EN)

    « The 880 series of East German processors are clones of Zilog Z80 processors. The U880 and UB880 are Z80 clones, the UA880 is a Z80 A equivalent and the VB880 is a Z80 version with enhanced temperature range (-25° to +85 °C) for industrial and military purposes. They were produced by Funkwerk Erfurt (FWE), later renamed to VEB Mikroelektronik "Karl Marx" in Erfurt (MME) in the 1980s. »

    (IT)

    « La serie 880 dei processori prodotti nella Germania dell'Est sono cloni dei processori Zilog Z80. L'U880 e l'UB880 sono cloni dello Z80, l'UA880 è un equivalente dello Z80 A ed il VB880 è una versione dello Z80 con un intervallo operativo di temperature allargato (da -25 °C a +85 °C) destinato ad utilizzi militari ed industriali. Furono prodotti da Funkwerk Erfurt (FWE), poi rinominata in VEB Mikroelektronik "Karl Marx", con sede nella città di Erfurt (MME). »

  2. ^ Z80 class ICs, CPU-Collection.de. URL consultato il 21 agosto 2010.
    (EN)

    « It [the Z80] was widely used both in desktop and embedded computer designs as well as for defense purposes, and is one of the most popular CPUs of all time. »

    (IT)

    « Lo Z80 fu largamente utilizzato sia sui sistemi embedded sia nella progettazione dei computer così come per impieghi militari, ed è una delle CPU più popolari di tutti i tempi. »

  3. ^ Longley, Shain, p. 147.
    (EN)

    « Until recently 8 bit machines were dominated by two microprocessors — the Z80 and the 6502 »

    (IT)

    « Fino a poco tempo fa le macchine ad 8 bit furono dominate da 2 microprocessori: lo Z80 ed il 6502. »

  4. ^ Jack Ganssle, Zilog, Redux, Redux, Redux, EE Times, 14 dicembre 2009. URL consultato il 30 settembre 2010.
    (EN)

    « Zilog capitalized on the Z80's success with a variety of other processors, such as the ill-fated Z800 which was Z80-compatible but offered much higher performance. That part never made it to market. »

    (IT)

    « Zilog cercò di capitalizzare il successo dello Z80 con diversi altri processori fra cui lo sfortunato Z800, che era compatibile con lo Z80 ma offriva prestazioni più elevate. Il componente non arrivò mai sul mercato »

  5. ^ a b Jack Ganssle, Zilog, Redux, Redux, Redux, EE Times, 14 dicembre 2009. URL consultato il 30 settembre 2010.
    (EN)

    « The Z280, though, went into production. Somewhat Z80-compatible it offered cache, a range of on-board peripherals, and 24 address lines. Excessively complex the part suffered from a variety of bugs that Zilog never managed to iron out. (...) Hitachi, though, upscaled the Z80 into their 64180 which had a primitive on-board MMU that extended the address bus to 20 bits. Zilog offered the part under the name Z180, and it gained substantial market share, and is also still available today. »

    (IT)

    « Lo Z280, invece, entrò in produzione. Discretamente compatibile con lo Z80, offriva una cache e diverse periferiche integrate, oltre ad un bus indirizzi a 24 bit. Eccessivamente complesso, il processore era afflitto da diversi bug che Zilog non risolse mai. (...) Hitachi, invece, espanse lo Z80 nel suo 64180 che aveva una MMU di base integrata che estendeva il bus indirizzi a 20 bit. Zilog offrì tale processore sotto il nome di Z180, che guadagnò una discreta fetta di mercato ed è tutt'oggi ancora disponibile. »

  6. ^ a b c New Scientist (5/5/1983), p. 276.
    (EN)

    « The Japanese chips in question are the PD780 and the PD780-1. They were both introduced in 1979 and now account for 30 per cent of sales in the US of Z80-type microprocessors. Zilog accounts for another 40 per cent of sales and the rest is made up of Z80s manufactured under license from Zilog by companies like Mostek, SGS and Sharp »

    (IT)

    « I chip giapponesi in questione sono il PD780 ed il PD780-1. Sono stati presentati entrambi nel 1979 ed ora sono accreditati del 30% delle vendite negli USA dei microprocessori di tipo Z80. Zilog è accreditata di un altro 40% delle vendite, il resto delle quali è accreditato agli Z80 prodotti sotto licenza Zilog da società come Mostek, SGS e Sharp »

  7. ^ a b КР1858ВМ1, clone russo dello Z80, chipdb.org. URL consultato il 29 settembre 2010.
  8. ^ Faggin
    (EN)

    « Intel in those days was a memory company. Microprocessors were important only insofar as they helped sell memory chips. »

    (IT)

    « Intel, a quei tempi, era un produttore di memorie. I microprocessori erano importanti solo nella misura in cui aiutavano a vendere i chip di memoria. »

  9. ^ Faggin
    (EN)

    « I believed in microprocessors so I decided to start my own company, completely dedicated to the new business. I made that decision in the summer of 1974, a few months after the market introduction of the 8080. I finally left Intel in October 1974 and with Ralph Ungermann, one of the managers reporting to me, I started Zilog. »

    (IT)

    « Io credevo nei microprocessori perciò decisi di avviare una mia azienda, completamente dedicata al nuovo business. Presi questa decisione nell'estate del 1974, alcuni mesi dopo l'introduzione sul mercato dell'8080. Lasciai definitivamente Intel nell'ottobre del 1974 e, con Ralph Ungermann, uno dei manager che era sotto la mia direzione, fondai la Zilog. »

  10. ^ Faggin
    (EN)

    « I conceived the Z80 microprocessor family in December 1974. »

    (IT)

    « Ideai la famiglia di microprocessori Z80 nel dicembre del 1974 »

  11. ^ a b Anderson, p. 51.
  12. ^ a b Brock, p. 166.
    (EN)

    « In early 1976, Zilog released the Z80, a substantial improvement over the Intel 8080 that retained full compatibility with the earlier chip. »

    (IT)

    « Agli inizi del 1976, Zilog presentò lo Z80, un miglioramento sostanziale dell'Intel 8080 che manteneva la piena compatibilità con il precedente chip. »

  13. ^ InfoWorld, pp. 58-60.
    (EN)

    « (...) Masatoshi Shima, who had also worked on the 4004 while at Busicom. He later designed the Z80 for Zilog (...) »

    (IT)

    « (...) Masatoshi Shima, che aveva anche sviluppato il 4004 mentre lavorava per la Busicom. Egli progettò in seguito lo Z80 per Zilog (...) »

  14. ^ Mathur, p. 111.
    (EN)

    « The register architecture of the Z80 is more innovative than that of the 8085. »

    (IT)

    « L'architettura dei registri dello Z80 è più innovativa rispetto a quella dell'8085. »

  15. ^ Ciarcia, pp. 31-32.
  16. ^ a b Chen, p. 1943.
    (EN)

    « (...) interrupt processing commences according to the interrupt method stipulated by the IM "i", "i"=0, 1, or 2, instruction. If "i"=1, for direct method, the PC (...) is loaded with 0038H. If "i"=0, for vectored method, (...) the interrupting device has the opportunity to place the op-code for one byte (...). If "i"=2, for indirect vector method, (...) the interrupting device must then place a byte (...). The Z80 then uses this byte (...) where one of 128 interrupt vectors can be selected by the byte (...). »

    (IT)

    « (...) la gestione degli interrupt inizia secondo il metodo di interrupt impostato dall'istruzione IM "i", con "i" che può assumere i valori di 0, 1 o 2. Se "i"=1, modalità diretta, allora il PC (...) viene caricato con 0038H. Se "i"=0, metodo vettorizzato, il dispositivo che chiede l'interruzione ha l'opportunità di piazzare l'op-code per 1 byte (...). Se "i"=2, modalità vettorizzata indiretta, (...) il dispositivo che chiede l'interruzione deve piazzare un byte (...). Lo Z80 usa poi questo byte (...) per selezionare uno fra i 128 vettori di interrupt (...) »

  17. ^ Andre Adrian, Z80, the 8-bit Number Cruncher. URL consultato l'11 novembre 2010.
  18. ^ a b c Balch, p. 122.
  19. ^ The red hill CPU guide - in the beginning, Red Hill Tech. URL consultato il 9 novembre 2010.
    (EN)

    « Zilog Z-80 - The most successful microprocessor of all time. (...) The Z-80 sold in huge quantities, and was at the heart of most of the microcomputers of the CP/M era. »

    (IT)

    « Lo Zilog Z80 - Il più riuscito microprocessore di tutti i tempi. (...) Lo Z80 fu venduto in grandissime quantità, e fu il cuore di molti dei microcomputer dell'era CP/M. »

  20. ^ Popular Computing, McGraw-Hill, 1983, p. 15..
  21. ^ John Markoff, Zilog's speedy Z80 soups up 8-bit to 16-bit performance in InfoWorld, InfoWorld Media Group, 18 ottobre 1982, p. 1.
  22. ^ a b Famiglia del microprocessore Zilog Z80, CPU-World.com. URL consultato il 29/09/2010.
  23. ^ a b Zilog
  24. ^ Zilog, p. 6-2.
    (EN)

    « Q: Is the instruction set of the Z180 fully identical to the Z80 CPU’s except for new instructions? A: There are three instructions which are not the same. They are: DAA and RRD/RLD. »

    (IT)

    « D: Il set di istruzioni dello Z180 è completamente identico a quello della CPU Z80, eccetto le nuove istruzioni? R: Ci sono tre istruzioni che non sono uguali. Esse sono: DAA e RRD/RLD. »

  25. ^ Jack G. Ganssle, The Z80 Lives!, 1992. URL consultato l'11 novembre 2010.
    (EN)

    « The designers picked an architecture compatible with the Z80, giving Z80 users a completely software compatible upgrade path. (...) The 64180 processor runs every Z80 instruction exactly as a Z80 does. »

    (IT)

    « Gli sviluppatori crearono un'architettura compatibile con lo Z80, dando agli utenti dello Z80 un prodotto compatibile al 100% con lo Z80 a livello di software. (...) Il processore 64180 esegue ogni istruzione dello Z80 esattamente come farebbe uno Z80. »

  26. ^ Kilobaud, 1001001, 1977, p. 22..
  27. ^ Zaks, p. 62.
  28. ^ William Aspray, Intervista a Masatoshi Shima, IEEE.org, 17 maggio 1994. URL consultato il 14 ottobre 2010.
    (EN)

    « We didn't focus on mainframe computers. We focused upon office equipment like high performance printers, high-end cash registers, and intelligent terminals. »

    (IT)

    « Non ci focalizzammo sugli elaboratori mainframe. Ci focalizzammo sulle apparecchiature da ufficio come le stampanti ad alte prestazioni, i registratori di cassa di fascia alta ed i terminali intelligenti »

  29. ^ a b c Heath, p. 21.
  30. ^ Zilog, p. 24.
    (EN)

    « The Z80 CPU contains a memory refresh counter, enabling dynamic memories to be used with the same ease as static memories. Seven bits of this 8-bit register are automatically incremented after each instruction fetch. The eighth bit remains as programmed, resulting from an LD R, A instruction. »

    (IT)

    « La CPU Z80 contiene un contatore di refresh della memoria che permette di usare le memorie dinamiche con la stessa facilità delle memorie statiche. Dopo l'esecuzione di ogni istruzione vengono incrementati automaticamente 7 bit di questo registro ad 8 bit. L'ottavo bit rimane com'è stato impostato, tramite una istruzione LD R, A. »

  31. ^ Frank Durda IV, 8080/Z80 Instruction Set.
  32. ^ SLR Systems, p. B-2.
    (EN)

    « "Jump" (JP) instructions, which load the program counter with a new instruction address, do not themselves access memory. Absolute and relative forms of the jump reflect this by omitting the round brackets from their operands. Register based jump instructions such as "JP (HL)" include round brackets in an apparent deviation from this convention. »

    (IT)

    « Le istruzioni di salto "Jump" (JP), che caricano nel contatore del programma l'indirizzo dove andare ad eseguire nuove istruzioni, non accedono direttamente alla memoria. Le forme assolute e relative del salto riflettono questo omettendo le parentesi tonde nei loro operandi. Le istruzioni di salto basate sui registri, come ad esempio ""JP (HL)", apparentemente non rispettano questa convenzione ed includono le parentesi tonde »

  33. ^ Scanlon, p. 12.
    (EN)

    « The 8086 is software-compatible with the 8080 at the assembly-language level »

    (IT)

    « L'8086 è codice-compatibile con l'8080 a livello di linguaggio assembly »

  34. ^ Nelson, p. 2.
    (EN)

    « An Intel translator program could convert 8080 assembler programs into 8086 assembler programs. »

    (IT)

    « Un programma Intel di traduzione poteva convertire i programmi assembler dell'8080 in programmi assembler per l'8086 »

  35. ^ a b Z80 CPU Introduction, Zilog, 1995. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « It has a language of 252 root instructions and with the reserved 4 bytes as prefixes, accesses an additional 308 instructions. »

    (IT)

    « Possiede un linguaggio con 252 istruzioni base e con i restanti 4 byte riservati come prefissi, che accedono a 308 istruzioni addizionali. »

  36. ^ Sanchez, Canton, p. 65.
    (EN)

    « The 8-bit microprocessors that preceded the 80x86 family (such as the Intel 8080, the Zilog Z80, and the Motorola) did not include multiplication (...) »

    (IT)

    « Nessun microprocessore ad 8 bit antecedente alla famiglia 80x86 (come l'Intel 8080, lo Zilog Z80 ed i Motorola) includeva la moltiplicazione »

  37. ^ Comparazione dei tempi di esecuzione delle istruzioni dello Z80, z80.info. URL consultato il 14/10/2010.
  38. ^ Organizzazione hardware dello Z80 - Registri indice. URL consultato il 12/11/2010.
    (EN)

    « Indexing is a facility for accessing blocks of data in the memory with a single instruction. »

    (IT)

    « L'indicizzazione è un mezzo per accedere a blocchi di dati nella memoria con una singola istruzione. »

  39. ^ Froehlich, p. 133.
    (EN)

    « Undocumented Z80 codes allow 8 bit operations with IX and IY registers. »

    (IT)

    « I codici non documentati dello Z80 permettono operazioni ad 8 bit con i registri IX e IY »

  40. ^ a b J. T. Jacco, Z80 Undocumented Instructions in Home of the Z80 CPU. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « If an opcode works with the registers HL, H or L then if that opcode is preceded by #DD (or #FD) it works on IX, IXH or IXL (or IY, IYH, IYL), with some exceptions. The exceptions are instructions like LD H,IXH and LD L,IYH (...) »

    (IT)

    « Se un opcode opera con i registri HL, H o L allora se quell'opcode è preceduto da #DD (o #FD) esso opera con IX, IXH o IXL (o IY, IYH e IYL), con alcune eccezioni. Le eccezioni sono le istruzioni quali LD, H,IXH e LD, L,IYH(...) »

  41. ^ InfoWorld 21/6/1982, p. 23.
    (EN)

    « After the command summary are examples and two pages of undocumented Z80 operation codes. »

    (IT)

    « Dopo il sommario dei comandi ci sono gli esempi e due pagine di codici di operazioni non documentate dello Z80 »

  42. ^ Zilog, p. 11.
  43. ^ Ciarcia, p. 65.
  44. ^ Zaks, p. 200.
    (EN)

    « ADD A, n Add accumulator with immediate data n. (...) MEMORY Timing: 2 M cycles; 7 T states. »

    (IT)

    « ADD A,n Aggiungi all'accumulatore il successivo dato n. (....) MEMORY Timing: 2 M-cycles; 7 T-states »

  45. ^ a b Ciarcia, p. 63.
  46. ^ Ciarcia, p. 77.
  47. ^ Ciarcia, p. 58.
  48. ^ Sean Young, Z80 Undocumented Features (in software behaviour), 1998. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « The I/O instructions use the whole of the address bus, not just the lower 8 bits. So in fact, you can have 65536 I/O ports in a Z80 system (the Spectrum uses this). IN r,(C), OUT (C),r and all the I/O block instructions put the whole of BC on the address bus. IN A,(n) and OUT (n),A put A*256+n on the address bus. »

    (IT)

    « Le istruzioni di I/O utilizzano l'intero bus indirizzi, non solo gli 8 bit più bassi. Si possono infatti avere 65.536 porte di I/O in un sistema Z80 (lo Spectrum usa questa configurazione). IN r,(C), OUT (C),r e tutte le istruzioni sui blocchi I/O inseriscono l'intero contenuto del registro BC nel bus indirizzi. IN A,(n) e OUT (n),A inseriscono A*256+n nel bus indirizzi. »

  49. ^ Jack G. Ganssle, The Z80 Lives!, 1992. URL consultato l'08/11/2010.
    (EN)

    « The 64180 is a Hitachi-supplied Z80 core with numerous on-chip "extras". Zilog's version is the Z180, which is essentially the same part. »

    (IT)

    « Il 64180 è un core Z80 sviluppato da Hitachi con numerosi "extra" integrati nel chip. La versione di Zilog è lo Z180, che è essenzialmente lo stesso componente. »

  50. ^ Zilog, Inc., p. 1.
    (EN)

    « The enhanced Z8S180/Z8L180 significantly improves on previous Z80180 models, while still providing full backward compatibility with existing ZiLOG Z80 devices. The Z8S180/Z8L180 now offers faster execution speeds, power-saving modes, and EMI noise reduction. »

    (IT)

    « L'avanzato Z8S180/Z8L180 è significativamente migliore dei precedenti modelli Z80180, mantenendo comunque sempre piena retrocompatibilità con i dispositivi Zilog Z80 esistenti. Lo Z8S180/Z8L180 offre ora una velocità di esecuzione maggiore, delle modalità di risparmio energetico e la riduzione del disturbo elettromagnetico (EMI). »

  51. ^ Jack G. Ganssle, The Z80 Lives!, 1992. URL consultato il 12/11/2010.
    (EN)

    « Both Toshiba and Zilog sell the 84013 and 84015, which are Z80 cores with conventional Z80 peripherals integrated on-board. »

    (IT)

    « Sia Toshiba che Zilog vendono l'84013 e l'84015, che sono dei core Z80 con le periferiche convenzionali dello Z80 integrate nel chip. »

  52. ^ Zilog, Inc., p. 10.
    (EN)

    « The eZ80 CPU’s instruction set is a superset of the instruction sets for the Z80 and Z180 CPUs. The Z80 and Z180 programs are executed on an eZ80 CPU with little or no modification. »

    (IT)

    « Il set di istruzioni della CPU eZ80 è un super-insieme del set di istruzioni di quelle delle CPU Z80 e Z180. I programmi per lo Z80 e lo Z180 sono eseguiti su una CPU eZ80 con nessuna o poche modifiche. »

  53. ^ Cahners Asia Ltd., p. 5.
    (EN)

    « Kawasaki's KL5C80A12, KL5C80A16 and KL5C8400 are high speed 8-bit MCUs and CPU. Their CPU code, KC80 is compatible with Zilog's Z80 at binary level. [...] KC80 executes instructions about four times faster than Z80 at the same clock rate [...] »

    (IT)

    « I chip Kawasaki KL5C80A12, KL5C80A16 e KL5C8400 sono MCU e CPU ad 8 bit ad alta velocità. Il codice della loro CPU, KC80, è compatibile a livello binario con quello dello Zilog Z80. (...) Il KC80 esegue le istruzioni circa 4 volte più velocemente dello Z80 alla stessa frequenza di clock (...). »

  54. ^ Hardware specs in S1mp3.org, 2005. URL consultato l'11/11/2010.
  55. ^ Smithsonian, p. 16.
  56. ^ Axelson, p. 93.
    (EN)

    « [...] Rabbit Semiconductor's Rabbit 3000 microprocessor, which is a much improved and enhanced derivative of Zilog, Inc.'s venerable Z80 microprocessor. »

    (IT)

    « Il microprocessore Rabbit 3000 di Rabbit Semiconductor è una versione migliorata e potenziata del vecchio processore Z80 di Zilog, Inc. »

  57. ^ Hyder, Perrin, p. 32.
    (EN)

    « The Rabbit parts are based closely on the Zilog Z180 architecture, although they are not binary compatible with the Zilog parts. »

    (IT)

    « I prodotti di Rabbit sono strettamente basati sull'architettura Zilog Z180 anche se non sono compatibili a livello binario con i prodotti Zilog. »

  58. ^ Jack Ganssle, ZiLOG, Redux, Redux, Redux, EETimes, 14/12/2009. URL consultato il 14/10/2010.
    (EN)

    « The Z280, though, went into production. Somewhat Z80-compatible it offered cache, a range of on-board peripherals, and 24 address lines. Excessively complex the part suffered from a variety of bugs that ZiLOG never managed to iron out. »

    (IT)

    « Lo Z280, invece, entrò in produzione. Compatibile con lo Z80, offriva una cache ed un insieme di periferiche integrate ed un bus indirizzi a 24 bit. Eccessivamente complesso, il prodotto era afflitto da diversi bug che Zilog non risolse mai. »

  59. ^ CZ80CPU - 8-bit Microprocessor Core in Cast. URL consultato l'11/11/2010.
  60. ^ a b T80 cpu :: Overview, OpenCores.org. URL consultato l'08/11/2010.
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  63. ^ FAQ :: OpenCores, OpenCores.org. URL consultato l'08/11/2010.
  64. ^ Chapman, p. 223.
    (EN)

    « [...] and CP/M continued to dominate the 8-bit world of microcomputers. »

    (IT)

    « (...) ed il CP/M continuò a dominare il mondo dei microcomputer ad 8 bit. »

  65. ^ InfoWorld 10/5/1982, p. 20.
    (EN)

    « The idea of a generic operating system is still in its infancy. In many ways it begins with CP/M and the mishmash of early 8080 and Z80 computers. »

    (IT)

    « L'idea di un sistema operativo generico è ancora nelle sue prime fasi. Essa si evolve per la maggior parte dal CP/M e dal miscuglio dei primi computer 8080 e Z80. »

  66. ^ Commodore 128 assembly programming - Z80 CPU, commodore64.se. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « In addition to the 8502 CPU, the C128 also contains a Z80 CPU. The Z80 is used in CP/M mode (...) »

    (IT)

    « In aggiunta alla CPU 8502, il C128 contiene anche una CPU Z80. Lo Z80 è usato in modalità CP/M (...) »

  67. ^ Commodore Business Machines, p. 486.
    (EN)

    « The Commodore 128 computer is a two-processor system, with the 8502 as the primary processor and the Z80 as secondary processor. (...) The Z80's primary function is to run CP/M 3.0. »

    (IT)

    « Il computer Commodore 128 è un sistema biprocessore, con l'8502 come processore principale e lo Z80 come processore secondario. (...) La funzione primaria dello Z80 è quella di far girare il CP/M 3.0. »

  68. ^ InfoWorld (06/02/1984), p. 64.
    (EN)

    « Several manufacturers, however, make Z80 coprocessor boards that plug into the Apple II. »

    (IT)

    « Svariati costruttori, comunque, realizzano delle schede con lo Z80 come coprocessore che possono essere inserite all'interno dell'Apple II. »

  69. ^ Popular Computing, McGraw-Hill, 1986, p. 22..
    (EN)

    « The Commodore 64 CP/M package contains a plug-in cartridge with a Z80 microprocessor and the CP/M operating system on a disk. »

    (IT)

    « Il pacchetto CP/M per il Commodore 64 contiene una scheda aggiuntiva con un microprocessore Z80 ed un dischetto con il sistema operativo CP/M »

  70. ^ Flite's MPF-1B (Microprofessor Training System), Flite Electronics International Limited. URL consultato il 01/10/2010.
  71. ^ Sinclair, p. 204.
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  74. ^ Nate Anderson, Source code requests force breathalyzer maker to sober up in Ars Technica, 15/09/2008. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « The Intoxilyzer 5000EN, a breathalyzer [...], runs on a pair of Z80 processors. »

    (IT)

    « L'Intoxilyzer 5000EN, un etilometro (...), funziona con un paio di processori Z80. »

  75. ^ TI-73, ticalc.org. URL consultato l'08/11/2010.
  76. ^ TI-81, ticalc.org. URL consultato l'08/11/2010.
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  83. ^ Miesenberg, p. 556.
  84. ^ Midway, p. 35.
  85. ^ Nitsche, p. 26.
    (EN)

    « [...] they would not realize the fundamental logical difference between a version of Pac-Man (Iwatani 1980) running on the original Z80 [...] »

    (IT)

    « (...) essi non capirono la fondamentale differenza nella logica fra la versione del Pac-Man (Iwatani 1980) che girava sull'originale Z80 (...) »

  86. ^ Midway, p. 25.
  87. ^ Midway, p. 76.
  88. ^ F1 Super Battle (arcade) - Sound CPU: Z80, ArcadeHits. URL consultato il 01/10/2010.
  89. ^ InfoWorld (20/12/1982), p. 33.
    (EN)

    « The ColecoVision uses the Z80 microprocessor. »

    (IT)

    « Il ColecoVision utilizza il microprocessore Z80. »

  90. ^ Sánchez-Crespo Dalmau, p. 14.
    (EN)

    « Internally, both the NES and Master System were equipped with 8-bit processors (a 6502 and a Zilog Z80, respectively). »

    (IT)

    « Internamente sia il NES che il Master System erano equipaggiati con processori ad 8 bit (rispettivamente un 6502 ed uno Zilog Z80). »

  91. ^ Frand, Yarusso, p. 182.
    (EN)

    « This first Game Boy operated on four AA batteries and was equipped with a Zilog Z80 microprocessor - the same processor used on many electronic devices in the 1980s. In fact, all the Game Boy models up to and including the Game Boy Color featured a Z80 CPU. »

    (IT)

    « Il primo Game Boy era alimentato con 4 batterie AA ed era equipaggiato con un microprocessore Zilog Z80 - lo stesso processore utilizzato su molti dispositivi degli anni ottanta. Infatti, tutti i modelli del Game Boy fino al Game Boy Color incluso utilizzavano una CPU Z80. »

  92. ^ Rob Keeble, The history of Emu Systems. URL consultato il 18/10/2010.
    (EN)

    « (...) the Z80 became the basis for Emu products for the next 10 years. »

    (IT)

    « Lo Z80 divenne la base dei prodotti Emu per i successivi 10 anni. »

  93. ^ AM MSQ700 Nexus - MIDI Sequencer, The Emulator Archive. URL consultato il 12/11/2010.
    (EN)

    « The MSQ700 is a very reliable and robust design which will survive for decades. It based around a Z80 micro-processor. »

    (IT)

    « L'MSQ700 è un prodotto robusto e molto affidabile che può durare per decenni. Era basato su un microprocessore Z80. »

  94. ^ Waldorf Midi-Bay MB-15. URL consultato il 18/10/2010.
  95. ^ Gordon Reid, The Prophet 5 and Prophet 10, 1999. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « Although the Prophet 5s and Prophet 10s incorporated Z80 microprocessors, [...] »

    (IT)

    « Anche se i Prophet 5 ed i prophet 10 incorporavano dei microprocessori Z80, (...) »

  96. ^ a b c Elenco dei sintetizzatori del passato, Vintage Synth. URL consultato il 18/10/2010.
  97. ^ About MemoryMoog in Moog MemoryMoog User Group. URL consultato l'11/11/2010.
    (EN)

    « CPU is Z80 + Z80CTC. »

    (IT)

    « La CPU è uno Z80 più uno Z80CTC. »

  98. ^ The Roland Jupiter 8 Analog Synthesizer, Synthtopia, 06/03/2009. URL consultato il 18/10/2010.
    (EN)

    « A Z80 CPU was used for managing storage of patches, scanning the keyboard, display, and buttons, port handling, and taking care of the auto-tune function among other things. »

    (IT)

    « Una CPU Z80 era usata, tra le altre cose, per gestire la memorizzazione delle patch, per la scansione della tastiera, per il display, i pulsanti, la gestione delle porte e la funzione di auto-tune. »

  99. ^ Akai S700, Harmony Central. URL consultato il 18/10/2010.
  100. ^ Schemi dell'ADA MP-1. URL consultato l'08/11/2010.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Testi (in italiano)[modifica | modifica wikitesto]

  • Patrizio Sesto Rubino, Giuseppe Pranzo Zaccaria, Il nuovo manuale Z80, Editrice Il Rostro, 1982. ISBN non esistente

Testi (in inglese)[modifica | modifica wikitesto]

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Pubblicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Articoli sull'architettura dello Z80[modifica | modifica wikitesto]

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  • M. Smith, B.E. Luff, Automatic Assembler Source Translation From The Z80 To The Mc6809 in IEEE Micro, vol. 4, nº 2, IEEE, 1984, pp. 3-9, DOI:10.1109/MM.1984.291314.

Impieghi didattici[modifica | modifica wikitesto]

Applicazioni scientifiche[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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