Zilog Z80 виповнилося 50 років

Від термінала до одного чіпа

Zilog Z80 вийшов у липні 1976 року, п'ятдесят років тому, і став одним із найпоширеніших процесорів в історії: він працював у ранніх персональних комп'ютерах, домашніх і хобі-машинах та в безлічі вбудованих і промислових пристроїв. Бінарна сумісність з Intel 8080 і 8085 допомогла йому встановити де-факто апаратний стандарт для 8-бітних мікрокомп'ютерів — і разом із ним програмний стандарт на базі CP/M та Microsoft BASIC.

Передісторія починається в Computer Terminal Corporation, яка побудувала термінал Datapoint 2200 навколо 8-бітного процесора, зібраного з окремих TTL-чіпів. Розмістити цей процесор на одному кристалі доручили і Texas Instruments, і Intel, але жодна з компаній не встигла вчасно: коли чіп Intel — спершу під номером 1201, перейменований маркетингом на 8008 — був готовий, CTC уже продавала термінали на TTL-дизайні. TI скасувала свою версію, а Intel вивела 8008 на ринок.

Далі з'явився 8080. Федеріко Фаджін наполягав на вдосконаленому дизайні, але керівництво чекало на реакцію ринку, і заяви конкурентів коштували Intel дев'яти місяців переваги; Masatoshi Shima перейшов із Busicom саме на цей проєкт. Відгуки клієнтів, які бачили 8008, вплинули на новий чіп: він свідомо відмовився від бінарної сумісності та отримав зовнішній стек у пам'яті, 16-бітні адреси, 256 портів вводу-виводу і NMOS-логіку, якій потрібні три напруги живлення.

Zilog і Z80

Фаджін пішов з Intel і заснував Zilog разом із Ralph Ungermann, а потім обрав удосконалений 8080 під назвою «Super 80». Exxon виділила 500 тисяч доларів; розробка до перших робочих прототипів коштувала близько 400 тисяч і завершилася вчасно та в межах бюджету. Shima перейшов з Intel, а виготовленням чіпів займалася Mostek.

Z80 зберіг бінарну сумісність з 8080, але додав індексні регістри IX та IY, перемикані пари регістрів для швидшої обробки переривань, три режими переривань, бітові інструкції, BCD-арифметику та самоповторювані блокові операції на кшталт LDIR. Оскільки Intel заявила авторські права на асемблерні мнемоніки, Zilog випустила власний, чистіший синтаксис. Електрично чіпу вистачало одного живлення 5 В і одного тактового сигналу, він сам оновлював DRAM, а для робочого комп'ютера практично досить було декодера, EPROM, оперативної пам'яті та UART — автор зібрав таку машину ще підлітком.

Що залишив по собі Z80

Робота над 16-бітним Z8000 почалася ще до виходу Z80; він з'явився 1979 року, і його дизайн керування пам'яттю вплинув на таблиці дескрипторів захищеного режиму 286. Тісні зв'язки з Exxon позначилися й на долі: IBM, яку непокоїли комп'ютерні амбіції нафтового гіганта, обрала для свого PC процесор Intel 8088. Zilog став повністю дочірньою компанією Exxon 1980 року, знову відокремився 1989-го і сьогодні належить Littelfuse. Сам Z80 десятиліттями жив у вбудованих системах, а його клони потрапили до мільйонів домівок — зокрема Sharp LR35902 в оригінальному Game Boy — доки Zilog не припинив випуск чіпа в червні 2024 року.