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マッハの貴公子 天才タケスィが熱~く語るでつ( ̄ω ̄)ムフ~

Z80 CPU

2024-04-24 07:10:29 | パソコン
パソコン創成期。
CPUが8ビット時代の主流がZ80。

Z80はザイログ社が開発したCPU。
16ビット移行後は、鳴りを潜めたんだけど…
でも8ビットで時代を築いた名機であるでつ。

パソコンが出た時、最初に主流となったのは、インテルの8080。
IBMのPCに採用されたことで一気にブレイクしたでつ。
8080は、日本の嶋さんが開発に関わってるのは有名。

8080は多くの顧客に向けた汎用のマイクロプロセッサになることを意識して設計。
開発の労力は主に8008の周辺チップにあった機能を一つのパッケージに統合することに費やされたでつ。
開発初期の段階で、8080は8008とはバイナリ互換ではなく、新しいソフトウェアが8008と同じ制限を受けないように、
ソースコードの変換によって互換性を保つことが決定。
同じ理由で、スタックベースのルーチンと割り込みの機能を拡張するため、スタックは外部メモリに移されたでつ。

つまりオープン化したことで互換機がたくさん出てきたでつ。
その1社がZ80を開発したザイログ社だったでつ。

ザイログは8080Aをインテルで開発していたメインスタッフが独立して興した企業。
8080Aの後継CPUファミリの開発が最初の事業。
8080Aとソフトウェアは上位互換、非常に強力な周辺LSIと組み合わせて8 bitコンピュータの制約の中でも
コンピュータシステムといえるものを実現しようという野心的なファミリLSI群。
1976年の早い時期に発表。

約8200個のトランジスタをn-MOSプロセスで集積してあり、当時としては複雑な方。
5 V単一電源で動作し、クロック信号もTTLレベルでないものの、1相のデューティ比50 %の信号でよく、
バッファ出力を抵抗でプルアップしただけでも駆動するから8080Aよりずっと簡単になっているでつ。

8080Aにインデックスレジスタを追加してインデックスアドレッシングが使えるようにしたり、ビット操作や相対分岐命令が追加されるなど、
命令面の強化も相当なもの。
さらに特筆すべきなのは、強力なベクタ割り込みを実現したことで、周辺LSIからの割り込みで、割り込み要因ごとに別のベクタを出力可能に
なっているため、割り込み原因の分析をソフトウェアで行わずに直接割り込みハンドラを起動することができるでつ。

さらにCMOS化されたZ80 CPUも1980年代半ばから製造されて、比較的低消費電力な応用にも使えるようになってきたでつ。
CMOS化されて、新しい高速プロセスで製造されるようになったため、速度も高速化されてるでつが、8 MHzクロック以上のものは周辺LSIで速度に
対応できるものが少ないとか、メモリとの関係で、システム全体が高価になったでつ。

そいと、単体のCMOS化Z80 CPUが入手しやすくなる頃には、Z80 CPUとオブジェクト互換で周辺もある程度集積したCMOSプロセッサである日立のHD64180とか、
東芝自身もCMOS Z80 CPUと周辺LSIを集積した組み込み用プロセッサシリーズを展開したりして、従来回路を簡単に置き換えられることを除いて、
単体プロセッサにそれほど利点が見いだせなくなってきたでつ。

uPD780C-1あたりがPC-8001やPC-8801なんかに使われているでつから、裸のICは見たことがなくても、使っていた人は多い。
もちろんPC-8001だけでなく、1979年頃からパッケージ化されたパーソナルコンピュータが各社から数多く発売されてるでつが、
かなりの率でZ80A CPU相当品が採用されていたでつ。

言語がアッセンブラだったなぁ~
マシン語でプログラムを作ってた時代。
Z80は、事実上の業界標準になったでつ。

80年代後半には8ビットから16ビットへ移行。
16ビットではインテルが8ビットの教訓は、閉鎖的なCPUになったことで、インテルの独占になったでつ。
ザイログもZ8000を開発したけど、主流にはならなかったでつ。

1979年初め頃にザイログはZ8000シリーズが出たでつ。
インテルが8080と互換性を持たせたけど、ザイログはモトローラ同様互換性は持たせなかったでつ。
それが裏目に出て、モトローラとザイログの16ビットCPUの市場への普及は限定的になったでつ。

この後、ザイログ社は迷走するでつが、2001年にZ80互換の後継CPUであるeZ80を発売。
eZ80はZ80と同様に8ビットCPUではあったでつが、Z80とのバイナリ互換性と維持しながらメモリ空間を16MBまで拡張し、
3ステージパイプラインと最大50MHzのクロック周波数によってZ80を大幅に強化することに成功。

eZ80は後に商業的成功を収めるでつ。
だけどなかなかうまくいかず買収を重ねられて今は、リテルヒューズによるIXYSの買収が完了し、IXYSはリテルヒューズの子会社となったでつ。
その結果、ザイログはリテルヒューズの傘下に入ることになったでつ。

Z80は馴染み深いCPUだけど、結局インテルが独占しちゃったことでなかなかうまくいかなかったけど
性能はモトローラ同様インテルより上だったでつなぁ~
IBMが強かった時代でIBMがインテルのCPUを採用したことだなぁ~

でもまだZ80んが継承されてるのは、よかったと思うでつ。
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