Zilog Z80
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Der Zilog Z80 ist ein 8-Bit-Mikroprozessor, der von der Firma Zilog Inc. entwickelt und hergestellt wurde.
Er entstand kurz nachdem Federico Faggin die Firma Intel verlassen und seine eigene Firma Zilog gegründet hatte. Bei Intel hatte er am 8080 gearbeitet.
Im Juli 1976 wurde der Z80 auf den Markt gebracht. Der Z80 wurde entwickelt, um binär abwärtskompatibel zum Intel 8080 zu sein, dadurch konnten die meisten Programme ohne Änderungen auf ihm laufen, besonders das CP/M-Betriebssystem.
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[Bearbeiten] Unterschiede zum 8080
Der Z80 hatte mehrere Vorteile gegenüber dem 8080: Eine einzige 5 V Versorgungsspannung statt +5V/-5V/+12V beim 8080, eine eingebaute Refresh-Steuerung für DRAM, die ansonsten mit externen Schaltkreisen realisiert werden musste, ausgefeilte Interrupt-Funktionen, Blockkopier- und Vergleichsbefehle (16bit), IO-Operationen und echte 16bit-Register (IX und IY), einen doppelten Registersatz und einen niedrigeren Preis.
Außerdem wurden die Mnemonics der Assemblersprache vereinfacht: Während beim Intel 8080 zum Beispiel die Befehle für Datentransport noch zwischen internen und externen Ladevorgängen unterschieden, gab es beim Z80 nur noch den Befehl LD. Allerdings ist dies keine Änderung der Technik des Prozessors selbst, sondern nur eine Frage der Konvention; die Assembler für den Z80 erzeugen aus den neuen Befehlen den gleichen Maschinencode wie die 8080-Assembler aus den alten Befehlen.
Beispiel:
8080 Code Z80 Code Bedeutung ---------------------------------- MOV A,C LD A,C kopiere den Inhalt des Registers C in das Register A STAX B LD (BC),A kopiere Register A in die Adresse, die im Register BC steht LDA 1234 LD A,(1234) kopiere den Inhalt der Adresse 1234 in das Register A
[Bearbeiten] Erfolg
Der Z80 überflügelte den 8080 rasch auf dem Markt und wurde die populärste 8-Bit-CPU aller Zeiten; wenn man die absolute Größe des Marktes einbezieht, dann ist er die seither erfolgreichste CPU.
Spätere Versionen erhöhten die Geschwindigkeit der frühen Modelle von 1 MHz auf bis zu 12 MHz. Der Z80 wurde in den 1980er Jahren auch von anderen Halbleiterherstellern (zum Beispiel NEC) produziert. Außerdem entstanden der stromsparende Z80L (L für LowPower) sowie eine Variante in CMOS-Technik.
Weitere interessante Eigenschaften dieser CPU lagen in den undokumentierten Opcodes, welche den Befehlsumfang fast verdreifachten. Vor allem die Prefix-Opcodes für die IX und IY Register konnten auf praktisch alle Befehle angewendet werden, die sonst das HL Registerpaar bzw. nur die Register H oder L betroffen hätten. Somit war es möglich, nur die obere bzw. untere Hälfte von IX bzw. IY als 8bit-Register zu verwenden.
Für den Aufbau von Mikrocomputern stand eine Reihe Peripheriebausteine zur Verfügung, die wichtigsten der Z80-Familie waren PIO (parallele Ein-/Ausgabe), SIO (serielle Ein-/Ausgabe), CTC (Zähler und Zeitgeber) und DMA (direkter Speicherzugriff durch Peripheriegeräte).
[Bearbeiten] Verwendung
Direkt zu Beginn wurde der Z80 häufig in Arcade-Spielen eingesetzt, so in Galaxian (1979) und Pac-Man. Noch 2000 wurde er im Spiel Metal Slug 3 benutzt.
In den frühen 1980er Jahren wurde der Z80 in einer Vielzahl von neuentwickelten Heimcomputern verwendet, zum Beispiel im Tandy TRS 80, Video Genie, Colour Genie im Triumph Adler TA PC, im Schneider CPC, bei den Sinclair ZX80, ZX81 und Sinclair ZX Spectrum, dem Commodore C128 (als Zweitprozessor), im Micral, im BIT Corporation BIT90, im Enterprise 64 bzw. Enterprise 128, in MSX-Systemen und einer großen Anzahl von ziemlich unbekannten geschäftsorientierten CP/M-Maschinen, welche den damaligen Markt dominierten wie die heutigen MS-Windows-basierten Computer. Der Hauptkonkurrent des Z80 im Heimcomputerbereich war der MOS Technologies 6502, dessen Varianten etwa im Apple II, Commodore 64 und Atari 2600 zu finden waren.
Später wurde der Prozessor auch in Texas Instruments-Taschenrechnern (selbst heute noch im TI-83 Plus, TI-84 Plus und TI-84 Plus Silver Edition) und Segas Spielkonsolen Master System und Game Gear verwendet, der Sega Mega Drive nutzte ihn als Coprozessor für die Audioausgabe. Nintendos Spielkonsolen Game Boy und Game Boy Color benutzten einen Z80-Klon (DMG-CPU), der von Sharp hergestellt wurde. Er hat einen leicht anderen Befehlssatz.
Der Z80 wurde auch bei den eingebetteten Systemen beliebt und hat dort auch heutzutage eine weite Verbreitung, beispielsweise arbeitet in Toshibas TLCS-870-Serie ein Z80-Kern in vielfältigsten Kombinationen von Speicher- und Peripherieausstattungen.
Nach dem Aufkommen leistungsfähigerer 16-Bit-CPUs wurde die vorhandene große Menge bestehender 8-Bit-Anwendungs-Software (hauptsächlich unter CP/M) mit Hilfe von SW-Emulatoren (z. B. für die Atari-ST-Computer) weiterhin nutzbar gehalten.
[Bearbeiten] Versionen
In der DDR wurde aufgrund eines Handelsembargos ein nichtlizenzierter Nachbau des Z80 unter dem Namen U880 entwickelt. Er fand dort eine weite Verbreitung durch den Einsatz in den Kleincomputern von Robotron und dem Volkseigenen Betrieb VEB Mikroelektronik „Wilhelm Pieck“ Mühlhausen (KC 85) sowie in zahlreichen Selbstbau-Computern (Z1013).
Ein nichtlizenzierter Z80-Nachbau wurde auch in der ehemaligen Sowjetunion, in Polen sowie vermutlich in anderen Ländern des Ostblocks hergestellt.
Nachfolgetypen:
- Z180 Ab 1985 stellte Hitachi unter der Bezeichnung HD64180 einen Microcontroller vor, der vor allem wegen der Integration zahlreicher Peripheriebausteine sehr erfolgreich war. Später fertigte auch Zilog den Chip als Z180.
Es folgten noch die
- Z280 16 Bit + MMU (16Mb Adressraum) + 256 byte cache
- Z380 16 Bit mit 32 Bit Registern (bis zu 4 Gb Adressraum) + 4 Piplines
Als nicht kompatible Typen, wurden die folgenden CPUs entwickelt
[Bearbeiten] Literatur
- Programming the Z80 von Rodney Zaks (SYBEX, ISBN 0-89588-094-6)
- deutsche Übersetzung: Programmieren des Z80 (SYBEX, ISBN 388745099X)
- Mikroprozessor Interface Techniken von Rodney Zaks u.a. (SYBEX, ISBN 3-88745-012-4)
Beide Bücher gelten auch heute noch als Standardwerke im Bereich der Mikroprozessoren.
