مرور 50 عامًا على معالج Zilog Z80

من طرفية إلى شريحة واحدة

طُرح معالج Zilog Z80 في يوليو 1976، أي قبل خمسين عامًا، وأصبح واحدًا من أكثر المعالجات انتشارًا في التاريخ: شغّل حواسيب شخصية مبكرة وأجهزة منزلية وأجهزة للهواة وعددًا هائلًا من الأجهزة المدمجة والصناعية. وقد ساعدت توافقيته الثنائية مع معالجَي Intel 8080 و8085 على ترسيخ معيار عتاد فعلي لحواسيب الثماني بتات، ومعيار برمجي مبني على CP/M وMicrosoft BASIC.

تبدأ القصة في شركة Computer Terminal Corporation التي بنت طرفية Datapoint 2200 حول معالج بثماني بتات مجمّع من شرائح TTL منفصلة. وقد أُسندت مهمة وضع هذا المعالج على شريحة واحدة إلى كل من Texas Instruments وIntel، لكن أيا منهما لم ينتهِ في الوقت المناسب: فحين صارت شريحة Intel — التي حملت أولًا الرقم 1201 وأعاد التسويق تسميتها إلى 8008 — جاهزة، كانت الشركة تبيع بالفعل طرفيات مبنية على تصميم TTL. ألغت TI نسختها، وسوّقت Intel الشريحة 8008.

ثم جاء 8080. أصرّ فيديريكو فاجين على تصميم محسّن، لكن الإدارة أرادت رؤية رد فعل السوق أولًا، وكبّرت إعلانات المنافسين التأخير ليكلّف Intel تسعة أشهر من التقدم؛ واستُقطب Masatoshi Shima من Busicom لهذا المشروع تحديدًا. وقد شكّلت ملاحظات العملاء الذين رأوا 8008 الشريحة الجديدة، التي تخلّت عن التوافق الثنائي واكتسبت مكدّسًا خارجيًا في الذاكرة وعناوين 16 بت و256 منفذ إدخال وإخراج ومنطق NMOS يحتاج إلى ثلاثة جهود تغذية.

Zilog وZ80

ترك فاجين شركة Intel وأسّس Zilog مع Ralph Ungermann، ثم استقر على نسخة محسّنة من 8080 لُقّبت “Super 80”. قدّمت Exxon مبلغ 500 ألف دولار؛ وكلّف التطوير حتى أول نماذج عمل أولية نحو 400 ألف دولار، وأُنجز في الوقت المحدد وداخل الميزانية. انضم Shima من Intel، وتولّت Mostek تصنيع الشرائح.

حافظ Z80 على التوافق الثنائي مع 8080 لكنه أضاف مسجّلي فهرسة IX وIY، وأزواج مسجّلات قابلة للتبديل لمعالجة أسرع للمقاطعات، وثلاثة أنماط للمقاطعة، وتعليمات للبتات، وحسابًا بنظام BCD، وعمليات كتلية ذاتية التكرار مثل LDIR. ولأن Intel ادّعت حقوق نشر أسماء تعليمات المجمّع، أصدرت Zilog صياغتها الخاصة الأنظف. كهربائيًا اكتفت الشريحة بتغذية واحدة بجهد 5 فولت وإشارة ساعة واحدة، وكانت تجدّد ذاكرة DRAM بنفسها، ولم يكن الحاسوب العامل يحتاج إلا إلى مفكّك ترميز وEPROM وذاكرة ووحدة UART — وقد بنى كاتب المقال جهازًا كهذا في مراهقته.

ما تركه Z80

كان العمل على المعالج Z8000 بستة عشر بت قد بدأ قبل طرح Z80؛ وظهر عام 1979، وأثّر تصميمه لإدارة الذاكرة في جداول الوصف الخاصة بالنمط المحمي في معالج 286. كما أثّرت صلات Zilog الوثيقة بـ Exxon في مصيرها: فشركة IBM، التي قلقتها طموحات شركة النفط العملاقة في الحوسبة، اختارت معالج Intel 8088 لحاسوبها الشخصي. صارت Zilog شركة تابعة كاملة لـ Exxon عام 1980، وانفصلت مجددًا عام 1989، وهي اليوم مملوكة لشركة Littelfuse. أما Z80 فعاش عقودًا في الأنظمة المدمجة، ووصلت نسخه المستنسخة إلى ملايين المنازل — ومنها Sharp LR35902 في جهاز Game Boy الأصلي — إلى أن أوقفت Zilog إنتاجه في يونيو 2024.