Zilog Z80

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Uno dei primi Z80 realizzati (Giugno 1976).

Lo Zilog Z80 è un microprocessore a 8 bit progettato e prodotto da ZiLOG dal 1976 in poi. Ha trovato largo utilizzo nella progettazione di computer desktop e sistemi embedded, ed è una delle più popolari CPU di tutti i tempi.

Anche se Zilog ha tentato varie volte di far entrare lo Z80 nel mercato dei 16 bit (ZiLOG Z800, ZiLOG Z8000) e in quello dei 32 bit (Zilog Z80000), ma altre società offrivano CPU di tale potenza già anni prima che i chip Zilog non ebbero mai particolarmente successo.

[modifica] Storia

Lo Z80 nacque nel luglio del 1976 per opera di Federico Faggin che, lasciata la Intel dopo aver lavorato sull'8080, aveva fondato la Zilog. Era progettato per offrire compatibilità binaria con l'Intel 8080 in modo che la maggior parte del codice 8080 (in particolare il sistema operativo CP/M) potesse essere eseguito sullo Z80 senza modifiche.

Lo Z80 offriva otto importanti miglioramenti rispetto all'8080:

Un instruction set più avanzato, che poteva far uso di due nuovi registri indice IX ed IY
Due serie di registri separate che potevano essere scambiate velocemente, per migliorare il tempo di risposta agli interrupt
Istruzioni di block move, block I/O e byte search
Istruzioni di manipolazione a livello di bit
Un contatore integrato per il refresh della DRAM, senza il quale sarebbero necessari circuiti aggiuntivi
Necessità di una singola sorgente di alimentazione a 5 Volt
Richiesta di un numero minore di chip esterni per la generazione del clock e le interfacce verso memoria ed I/O
Un prezzo molto più basso

In breve lo Z80 conquistò il mercato dell'8080, e divenne la più popolare CPU a 8 bit di tutti i tempi (e, tenendo in considerazione la dimensione del mercato di allora, la CPU più popolare in generale). Versioni successive dello Z80 ne hanno aumentato la velocità dai 2,5 MHz iniziali fino a 20 MHz.

Chiave del successo dello Z80 fu forse il controller DRAM integrato, che permetteva di costruire sistemi con meno chip di supporto. La concorrente MOS Technology, produttrice del famoso processore 6502, ha incluso questa utile caratteristica nel suo chip video a colori di seconda generazione, il VIC-II.

[modifica] Usi celebri

Nei primi anni '80 fu usato in una grande quantità di home computer, tra cui l'MSX, il TRS-80 di Radio-Shack, i Sinclair ZX80 e ZX81 e lo ZX Spectrum. È apparso anche in molte macchine CP/M "anonime" da ufficio (nonché nel meno anonimo Osborne 1) che dominavano il mercato nello stesso modo in cui lo dominano ora le macchine Windows. A metà degli anni '80 lo Z80 fu impiegato nel Tatung Einstein e nelle serie Amstrad CPC e PCW, oltre ad essere stato la CPU scelta per lo standard MSX.

Tanta fu la popolarità dello Z80 e del CP/M che il Commodore 128 incorporò un processore Z80 per compatibilità a fianco del suo MOS Technology 8502. Altri computer basati sul 6502 come il BBC Micro, l'Apple II e il Commodore 64 (quest'ultimo basato sul 6510) possono far uso di uno Z80 grazie ad unità esterne o cartucce.

Più tardi lo Z80 fu utilizzato in molti modelli di calcolatrici grafiche Texas Instruments (TI) come la TI-85 e la TI-83, nelle console Master System e Game Gear di SEGA e nel Game Boy di Nintendo.

Lo Z80 venne anche usato a scopo d'insegnamento dalla Scuola Radio Elettra nella realizzazione dell'Elettra Computer System insieme al Z80 CTC e allo Z80 PIO

[modifica] Periferiche dedicate

Nell'arco del tempo furono progettate diverse periferiche dedicate ad un funzionamento intimo con la CPU soprattutto per quanto riguarda il concatenamento delle priorità con gli interrupt hardware.

PIO (Periferal Input Output) due porte bidirezionali a 8 BIT programmabili a BIT singolo.
CTC (Counter Timer Circuit) quadruplo contatore e/o temporizzatore.
SIO (Serial Input Output) è una doppia USART di cui esistono varie versioni.
SIO9 come sopra ma singola porta.
DART (Dual Asincronus Receiver Trasmitter) come la SIO ma solo asincrona (UART).