Intel 8080
| Intel 8080 | |
|---|---|
| Центральный процессор | |
 Микропроцессор Intel 8080A | |
| Производство | апрель 1974 |
| Производитель | |
| Частота ЦП | 2—4 МГц |
| Технология производства | 6 мкм |
| Наборы инструкций | 78 инструкций |
| Разъём | |
| Ядра | |
Intel 8080 — 8-битный микропроцессор, выпущенный компанией Intel в апреле 1974 года. Представляет собой усовершенствованную версию процессора Intel 8008. По заверениям Intel, этот процессор обеспечивал десятикратный прирост производительности по сравнению с микропроцессором Intel 8008.
Описание
[править | править код]
Новый процессор выпускался по новейшей тогда 6-микронной NMOS-технологии, что позволило разместить на кристалле 4758 транзисторов. Процессор, хотя и был построен на архитектуре Intel 8008, но имел множество отличий от своего предшественника, благодаря которым и получил большую популярность. В новом процессоре по сравнению с предшественником была очень развита система команд: 16 команд передачи данных, 31 команда для их обработки, 28 команд для перехода (с прямой адресацией), 5 команд управления. В микропроцессоре Intel 8080 не было команд умножения и деления, и обычно их реализовывали с помощью подпрограмм, хотя Intel предлагала и внешний сопроцессор. Благодаря 16-разрядной адресной шине процессор позволял производить адресацию 64 Кбайт памяти, которая не разделялась на память команд и данных. Хотя процессор и был 8-разрядным и содержал семь 8-битных регистров (A, B, C, D, E, H, L), он имел ограниченные возможности обработки 16-разрядных чисел, для чего регистры объединялись в пары BC, DE, HL. В новом процессоре использовался стек во внешней памяти (в Intel 8008 он был внутренним). Для этого в процессоре был 16-разрядный регистр SP, который можно было загрузить непосредственным значением.
Существует небольшая путаница в обозначениях именно этого процессора. Первоначальный вариант i8080 имел максимальную тактовую частоту 2 МГц и одну довольно серьёзную ошибку, которая теоретически могла привести процессор в состояние, из которого он выводился только сигналом reset. Улучшенный вариант 8080A, выпущенный через полгода, имел корпус DIP-40 с шагом выводов 1/10 дюйма, максимальную тактовую частоту 2,5 МГц, а вышеупомянутая ошибка была в нём исправлена. Большинство авторов, используя обозначение 8080, имеет в виду в действительности 8080A.
На базе микропроцессора Intel 8080 фирмой MITS был выпущен «первый в мире миникомпьютерный комплект, который может соперничать с промышленными образцами» (персональный компьютер) Altair-8800, который пользовался невероятно большой по тем временам популярностью (MITS не успевала даже вовремя обрабатывать заказы).
Помимо Altair-8800, микропроцессор Intel 8080 также применялся в IMSAI 8080[англ.], но, главным образом, в различном оборудовании, в частности, в устройствах управления уличным освещением и светофорами.
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 09 | 08 | 07 | 06 | 05 | 04 | 03 | 02 | 01 | 00 | (bit position) |
| Main registers | ||||||||||||||||
| A | Flags | Program Status Word | ||||||||||||||
| B | C | B | ||||||||||||||
| D | E | D | ||||||||||||||
| H | L | H (indirect address) | ||||||||||||||
| Index registers | ||||||||||||||||
| SP | Stack Pointer | |||||||||||||||
| Program counter | ||||||||||||||||
| PC | Program Counter | |||||||||||||||
| Status register | ||||||||||||||||
| S | Z | - | AC | - | P | - | C | Flags | ||||||||
Специализированные микросхемы
[править | править код]Помимо самого микропроцессора, Intel создала целый ряд дополнительных микросхем, облегчающих его использование и упрощающих использование внешних устройств, наиболее распространёнными из которых были:
- 8216/8226 — шинные формирователи (8226 — инвертирующий) с большой нагрузочной способностью;
- 8224 — генератор синхросигналов;
- 8228/8238 — схемы системного контроллера и формирователя шины данных, обеспечивающие демультиплексирование передаваемых процессором сигналов управления шиной;
- 8231 — арифметический сопроцессор;
- 8232 — процессор чисел с плавающей запятой (32 и 64 разряда);
- 8251 — микросхема последовательного интерфейса;
- 8253 — 3-канальный таймер/счётчик;
- 8255 — микросхема трёхканального параллельного интерфейса;
- 8256 — микросхема многофункционального периферийного адаптера (5 таймеров, два параллельных порта, последовательный интерфейс, контроллер прерываний);
- 8257 — контроллер прямого доступа в память
- 8259 — контроллер прерываний;
- 8271 — контроллер накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД);
- 8275 — контроллер монитора;
- 8355 — микросхема интерфейса с периферией (с 16 Кбайт ПЗУ).
Кроме перечисленных микросхем, также могли применяться и микросхемы других производителей, например, Texas Instruments. Микросхема 8205 в действительности была копией (клоном) дешифратора из 3 в 8, известного как 74LS138. Микросхемы 8205, 8216/8226, 8224, 8228/8238 выпускались по биполярной ТТЛШ технологии, остальные — по n-MOS технологии, обеспечивавшей максимальную на то время степень интеграции.
Конкуренты
[править | править код]
Ко второй половине 1970-х на рынке появилось множество 8-разрядных архитектур. Вскоре после выпуска Intel 8080 на рынке появился микропроцессор Motorola 6800, а затем — и его более доступный конкурент MOS Technology 6502. Кроме того, целый ряд фирм создавал свои клоны популярных процессоров. Копии i8080 производили Mitsubishi, National Semiconductor, NEC, Siemens, AMD и некоторые другие.
Фирма Zilog вышла на рынок с предложением полностью совместимого на уровне машинного кода, но отличавшегося аппаратным интерфейсом процессора Zilog Z80, имеющего существенно большую производительность, расширенный набор команд и другие улучшения архитектуры, а также обходящегося значительно меньшим числом микросхем поддержки (в частности, отпадала нужда в использовании специального тактового генератора и контроллера шины). Кроме того, Z80 требовал одного источника питания напряжением +5 В, вместо трёх (+5 В, −5 В и +12 В) у Intel 8080. Всё это предопределило очень большую популярность Z80, сумевшего вытеснить прототип Intel несмотря на появление усовершенствованного кристалла i8085.
В странах СЭВ выпускался целый ряд аналогов микропроцессора Intel 8080: КР580ВМ80А в СССР, включая специализированные микросхемы в составе микропроцессорного комплекта серии КР580, MCY7880[1][2] — в Польше на предприятии Unitra CEMI, MHB8080A[1][3] — в Чехословакии на предприятии Tesla (компания)[чеш.], 8080APC[1][3] — в Венгрии на предприятии Tungsram / MEV и MMN8080[1][3] — в Румынии на предприятии MicroElectronica București.
Технические характеристики
[править | править код]- Дата анонса: апрель 1974 года
- Тактовая частота: 2 МГц (позже — 2,5 МГц, 3,1 МГц и 4 МГц)
- Разрядность регистров: 8 бит
- Разрядность шины данных: 8 бит
- Разрядность шины адреса: 16 бит
- Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
- Количество транзисторов: 4758
- Техпроцесс (нм): 6000 (6 мкм)
- Требуемые источники питания: +5В, −5В, +12В
- Разъём: микросхема припаивалась к плате
- Корпус: 40-контактный керамический DIP
- Поддерживаемые технологии: 80 инструкций
История разработки
[править | править код]Федерико Фаджин, создавший в начале 1972 года архитектуру 8080, предложил её руководству Intel и стал добиваться её воплощения в кремнии. Шесть месяцев спустя он получил разрешение начать разработку. В ноябре 1972 года Фаджин нанял Масатоси Симу, который под его руководством выполнил детальный проект, используя методику проектирования схем произвольной логики на транзисторах с кремниевым затвором, ранее созданную Фаджином для семейства 4000. Также в работе участвовал Стэнли Мазор, добавивший несколько инструкций в систему команд процессора.
Сима завершил разработку топологии в августе 1973 года. В январе 1974 года, после наладки производственного процесса NMOS, прототип 8080 был завершён. У него был выявлен недостаток, не позволявший подключать микросхемы стандартной ТТЛ-логики из-за повышения напряжения на шине общего провода внутри микросхемы, поскольку эта шина была слишком узкой. Однако Intel уже произвела 40 000 шт��к 8080 по указанию отдела продаж, прежде чем Сима определил характеристики прототипа. Эта партия была выпущена с указанием использовать её только вместе с маломощными ТТЛШ-микросхемами. В следующей ревизии — 8080A — этот недостаток был устранён[4].
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 3 4 Воробьёв Е.П., Сенин К.В. Интегральные микросхемы производства СССР и их зарубежные аналоги: Справочник. — М.: Радио и связь, 1990. — С. 329. — 352 с. — ISBN 5-256-00497-2.
- ↑ Poland MCY7880 Архивная копия от 17 августа 2016 на Wayback Machine. CPU World. (англ.)
- ↑ 1 2 3 Soviet chips and their western analogs Архивная копия от 9 февраля 2017 на Wayback Machine. CPU-world. (англ.)
- ↑ Масатоси Сима, Хирохико Нисимура, Харухиса Исида. 座談会 マイクロコンピュータの誕生 開発者 嶋 正利氏に聞く (яп.) // bit. — 共立出版, 1979. — Т. 11, вып. 11. — С. 4—12. — ISSN 0385-6984.
Ссылки
[править | править код]- Как разрабатывались первые микросхемы Intel (рус.)
- Большая база данных процессоров с фотографиями (англ.)
- Реверс-инжиниринг KP580BM80A / i8080 завершён!
- Э. Пройдаков. Микропроцессор 8080 +(Справочник по системе команд микропроцессора Intel 8080). Технологии. Микроэлектроника. Восьмиразрядные микропроцессоры. Виртуальный компьютерный музей. Дата обращения: 29 августа 2019. Архивировано 30 октября 2011 года.
