retro gépek A-tól Z-ig

Zilog Z80

Ezt a bejegyzést az inspirálta, hogy mostanában elég kevés erőt és időt tudtam fordítani a gépeimre. De nem adom fel, a műhelytől kicsit eltávolodva maradt a tervezgetés. Esti szórakozásommá vált különböző gépeknél tanulmányozni, hogy milyen különböző módon oldották meg a tervezők ugyanazokat a feladatokat. Már korábban is érdekelt a gépek tuningja, így végül elővettem a régi jegyzeteimet. Persze nem kell semmi különlegesre gondolni, mert bárki hozzáférhet egy 6502 vagy Z80 leíráshoz. De annak mégis van egy bája amikor a HL regisztert meglátva rögtön Horvát Laci bácsi jut az eszembe aki a jegyzetet összeállította és jó sok évvel ezelőtti, több órás munkát adó feladatai ennyi idő után is emlékezetesek. Szerintem sejtette, hogy a HL regiszter alatt őt értettük.

Jól elkanyarodtam, ugyanis nem a saját emlékeimről, hanem a Z80-ról szerettem volna írni. Arról a processzorról ami a szerintem a legtöbb fajta 8 bites gépet hajtotta. Az egész az Intelnél kezdődött 1974-ben. Ekkor a mai processzorgyártó óriásnál a CPU csak egy termék volt a memóriák (statikus RAM, ROM, EPROM) és egyedi áramkörök mellett. Azt persze nem lehet mondani, hogy nem foglalkoztak vele, mert ’74 tavaszán a 4004 és a 8008 után már a 8080 is gyártásban volt. Ez utóbbi fejlesztésében vett részt Federico Faggin, Masatoshi Shima és Ralph Ungermann. Faggin volt a vezető fejlesztő és Shimával nagyjából ketten tervezték meg a 8080-at. Ungermann a projekt menedzsere volt. Az Intelen belüli átszervezésekkel elégedetlen Faggin az év közepén már úgy érezte, hogy saját céget alapítva jobb processzort is tudna tervezni. Ungermann-t sem kellett sokat győzködnie, gyakorlatilag első kérdésre egyetértett. Érdekes, hogy Faggin lépett ki később az Inteltől. A távozás hírére Masatoshi Shima saját maga kérte, hogy velük tarthasson, így pár hónap lemaradással a cég megalapítása után követte a két társát.

Faggini eredetileg egy mikrokontrollerben gondolkozott, de ez az év végére megváltozott. Szerencséjükre az Exxon Enterprises fantáziát látott a cégben és 500.000$-t tervezett befektetni. Ez az összeg már akkor sem számított soknak az elektronikai iparban,. Mivel nem volt tőkéjük a saját gyártás elindítására, ezért az erősen ár érzékeny mikrokontroller helyett nagyobb árréssel kecsegtető dolgot kellett kitalálni. A végső cél nem volt forradalmi, de minden ponton evolúciós lépést tettek, hogy egy jobban felhasználható eszközt kapjanak. Egy olyan processzort akartak aminek utasításkészlete felülről kompatibilis a 8080-nal, de jelentősen kibővített. Hardver oldalon az addigi 3 (12V, +5V, -5V, ) helyett egyetlen 5V-os tápfeszültséget terveztek használni. Órajelből is elegendőnek gondolták az 1 fázisú megoldást és beépítették a dinamikus RAM frissítést is. A regiszterkészlethez is hozzányúltak, a Motorola processzorokban hasznosnak látott plusz index regisztereken felül az egész készletet megduplázták. A fejlesztők így egy utasítással válthattak a kettő között sokban felgyorsítva a context váltást két szál között aminek jó hasznát láthatták lehet mondjuk egy gyors megszakítás kezelő rutinnál, ahogy az a 4040-nél már bevált.

A jelenlegi több évre elnyúló fejlesztések ismeretében érdekes visszaolvasni, hogy a végül 11 főre rúgó csapat mennyi idő alatt vitte végig a projektet. ’75 februárjának a közepén indult el a tervezés és áprilisra készült el a specifikáció. Ez alapján a felépítést kb. 2 hónap alatt tervezték meg. Érdemes elolvasni a linkelt visszaemlékezést, hogy az ötleteket hogyan fordította le logikai kapukra, tranzisztorokra Shima. Már akkor sem volt egyszerű egy processzor, de egy zseniális mérnök még át tudta annyira látni, hogy fejben meghatározza a szükséges tranzisztorok számát, hogy befér-e az utasítás a trnazisztor kerretbe vagy sem. A részletes logikai felépítés májustól kezdődött. Masatoshi Shima visszaemlékezése alapján az egyes részelemek fokozatosan egymás után, több iterációban készültek el. Szeptember 16-án a rendszer busz részt is lezárták amit a hibák keresése és javítása követett egészen novemberig. A gyártáshoz szükséges maszkok elkészítése további két hónapot ölelt fel. Ez utóbbiban nagy részét Federico Faggin végezte el folyamatosan túlórázva. A ’76 áprilisán elkészült lapkák Faggin visszaemlékezése alapján kb. 200×200 mil (5.08×5.08 mm) méretűek voltak 5 mil-es csíkszélesség (kb. 120 um) mellett. 2 MMHz-es órajelet értek el, de a működő chipek 20 százaléka 4MHz-et is teljesített. Ez a 8080-nal összevetve több, mint kétszeres sebességet jelentett.

A Z80 sikeréhez nem volt elég, hogy maga a CPU technikailag jobbnak bizonyult az Intelnél. Ezen felül nagyon fontos volt az ár és az, hogy rendszerben gondolkoztak. A kezdeti 200 dolláros ár is alacsonyabb volt az Intelnél vagy Motorolánál, de a MOS 6502-vel is versenyeznie kellett, ezért hihetetlen sebességgel csökkent tovább. Emellett Faggin és társai rendszerben gondolkoztak. Ungermann felügyelete mellett több kiegészítő áramkör is elkészült: DMA, megszakítás, soros és párhuzamos interface. Bár eredetileg úgy indultak neki a tervezésnek, hogy a gyártást kiszervezik, végül a fabeless helyett további befektetéssel meg tudták szervezni a belső gyártást is. Az is természetes volt, hogy gondoskodtak a külső gyártásról is. Akkoriban a gyártóknak még nagyon fontos volt, hogy olyan alkatrészekre alapozzanak amit másodlagos forrásból is be lehet szerezni.

A Z80 a megjelenését követő egy évtizedben több tucatnyi gépnek lett az agya. Teljesítményét és árát tekintve a legközelebbi vetélytársának a MOS 6502 bizonyult. Az első három teljes értékű, a Byte magazin által “szentháromságnak” nevezett gépből kettő volt 6502 és egy (TRS-80) Z80 alapú. A gyűjteményemben viszont az arány messze a Z80 felé billen. A teljesség igénye nélkül összeírtam egy rövid listát a nagy példányszámú és hazai gépeket felsorolva: CPC széria, Enterprise, ZX SpectrumHT-1080Z, Primo, TVC,  Homelab

Sajnos a Zilog további történelme nem lett annyira sikeres, mint az elvárható lett volna. A 16 és 32 bites továbbfejlesztés nem tudták sikeresen levezényelni. A 16 bites Z800 túl bonyolultra sikeredett és többek között ennek a kudarcnak köszönhetően apránként lemaradt a cég. A visszaemlékezések alapján a cég vezetésében nem volt meg az összhang, valamint a hirtelen siker és a befektetők igényeinek kezelése is nagy falatnak bizonyult Fagginéknak. A Zilog ettől függetlenül még mindig létezik több korabeli konkurenciájával, kliensével ellentétben. A Z80 is létezik, igaz már mikrokontrollerek alapjaként erősen optimalizálva, átdolgozva.

forrás: Zilog Oral History

Találatok: 435



Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük