9.3. ZILOG Z80-System (in der DDR U880) history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 19.02.18 18:17:19
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Implementiert in ein 40-poliges DIL-Gehäuse präsentiert sich die Z80-CPU mit einem 8 Bit breitem Daten-BUS als Aritmetic-Logical Unit mit 158 Basisbefehlen (insgesamt 796 Befehle) mit 3 leitungsfähigen Interruptmodi und einem linear adressierbarem Speichervolumen von 64 KByte (das entspricht 65536 Adressen). Die CPU verfügt über nur eine 5 Volt-Versorgungsspannung, einen Einphasentakt sowie einen automatischen Refresh für den Anschluss dynamischer RAMs. Alle Ausgänge sind TTL-kompatibel und können eine Standardlast treiben.
Abgerundet wird das Leistungsspektrum dieses Prozessorsystem durch standardmäßig 4 funktional sehr unterschiedliche Peripheriebausteine - PIO, CTC, SIO sowie DMA. In den achtziger Jahren kam noch eine SCC hinzu. Anfang 1992 wurde die Prozessorfamilie in CMOS-Technologie implementiert sowie in der Taktfrequenz auf 10 MHz hoch gesetzt. Durch das Baukastenprinzip ist dieses Prozessorsystem äußerst flexibel und in der Kleinserie sowie Erprobungsbetrieb nach wie vor im Einsatz. Bis heute wird eine Komplettversion ohne DMA-Controller als Einchiprechner, dann natürlich mit festen Peripherieadressen, gefertigt und eingesetzt.
  0. Die Herkunft der Z80-CPU
  1. Z80-Einplatinenrechner und Minimalkonfiguration
  2. Z80 CPU
  3. Z80 PIO
  4. Z80 SIO
  5. Z80 CTC
  6. Z80 DMA
  7. Z80 KIO
  9. Z80-System sowie Peripherie - Block- und Pinbeschaltung
10. Verwandte Themen
11. Links und Rechts ;-)

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Z80-Logo

UNIX & Windows war gestern - Z80 ist heute!!!

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Wissen für Fortgeschrittene der Informatik

Informatik-Profi-Wissen

Warum fiel die Wahl für die Unterrichtsarbeit ausgerechnet auf den Z80 bzw. sein System? Dieser Prozessor sowie sein System vereinigt eine Reihe positiver Merkmale für den Rechentechnik-Einsteiger:

  • alles funktioniert im Prinzip bis heute unverändert - anders geworden sind: 
    • wesentlich höhere Taktfrequenzen - die spielen aber eh' erst bei komplexen Algorithmen eine Rolle ;-
    • Cache
    • Befehlspipeline
    • verbesserter Befehlssatz
    • RISC-Architekturen
  • 30-jährige Einsatzzeit und nicht totzukriegen
  • kostengünstig zu beschaffen
  • zwischenzeitlich als CMOS-Bauelement mit modernen Taktfrequenzen und als Einchipsystem verfügbar und weiterhin entwickelt
  • Programme selbst mit professionellen Betriebssystemen (CPM) verfügbar (ausgetestet und fehlerfrei: PASCAL-Compiler, Word-Star, dBase liefen auf Z80!!!)
  • statischer Prozessor - das heißt, Taktrate niedrig oder ganz STOPP (nicht WAIT - das's dann was and'res!) - so was geht hier wirklich noch!!!
  • einfaches Verständnis für die Grundlagen der Prozessorarbeit, da Adressraum noch mit 64K linear - ein unschätzbarer Vorteil für alle Assemblerprogrammierer!!!
Einsatzmöglichkeiten für den Z80 im Jahr 2013 Z-80 Aktuell Wichtige Periphere Baulelemente Z-80 Projekt 2013
Z80 sowie 8-Bit Kompatible praktisch zum aktuellen Geschehen um den Prozessor der Prozessoren Pinbelegung wichtiger Peripherie-Schalkreise des Z-80-Systems

Dig-CADPIN-Belegung wichtiger Schalkreise rund um Z-80

 

0. Die Geschichte der Z80 CPU history menue scroll up
Intel galt schon Anfang der siebziger Jahre als der führende Mikroprozessor Hersteller. Die Firma hatte ihn zwar nicht erfunden aber mit dem Intel 4004 im Jahre 1970 den ersten Mikroprozessor auf den Markt gebracht. (Siehe Geschichte der Intel Prozessoren und PC-Timeline). Dem folgte schon 1972 der Intel 8008, ein Prozessor, der auf dem 4004 aufbaute und im Prinzip ein von 4 auf 8 Bit adaptiertes Design des 4004 war, ohne jedoch neue Möglichkeiten einzuführen. (Analog wurde später das 8080 Design auf 16 Bit adaptiert und als 8086 präsentiert.)
Verbunden mit dem Z80 ist ein Name: Fedderico Faggin. Federico Faggin arbeitete in der italienischen Niederlassung von Fairchild. Im Februar 1968 reiste er in die USA ein und entwickelte bei Fairchild den MOS Herstellungsprozess. Kurz danach wurde Intel gegründet und Faggin musste mit ansehen wie viele seiner Kollegen zu Intel abwanderten. Intel erkannte besser als Fairchild die Möglichkeiten des MOS Prozesses und setzte ihn in Produkte um. Faggin konnte jedoch nicht wechseln, da es ihm als nicht US Bürger verboten war während seines ersten Jahres den Arbeitsplatz zu wechseln.
Im April 1969 bekam Intel den Auftrag für die Entwicklung der Logik für eine Rechenmaschine von der japanischen Marke Busicomm. Ted Hoff entwickelte im Juli/August 1969 das Design, doch dann musste er sich anderen Projekten zuwenden. Im April 1970 wechselte Faggin, der genug vom Ausbluten der Halbleiterfertigung bei Fairchild hatte zu Intel. Was er dort machen sollte wurde ihm nur angedeutet. Es ginge um 4 Chips die zu entwickeln seien. An seinem ersten Arbeitstag stellte er fest dass am nächsten Tag ein Kontrollbesuch aus Japan anstand und seit August nichts gemacht wurde.
Faggin war in einer schlechten Position. Er war zwar der Leiter der Entwicklung für die 4 Chips - doch es gab keine Untergebenen und das Projekt war 5 Monate hinter dem Zeitplan hinterher. Er kalkulierte dass es 9 Monate dauern würde anstatt 7 und die Chips so 7 Monate zu spät fertig werden würden. Erstaunlicherweise blieb Busicomm bei dem Projekt und Shima unterstützte Faggin bei dem Projekt. Er schaffte es in einer 70-80 Stunden Woche den Chip in 6 Monaten bis zum Oktober 1970 fertig zustellen. Es war der Intel 4004, der erste Mikroprozessor.
Federico Faggin war danach führender Ingenieur für die Prozessorentwicklung bei Intel. Doch Intel sah nicht das Potenzial der Prozessoren. Faggin käpfte 9 Monate um einen 8 Bit Prozessor entwickeln zu können, der dem 8008 nachfolgen sollte. Der 8008 war von einem anderen Intel Team ebenfalls im Kundenauftrag als ein Terminalkontroller entwickelt worden. Der neue Prozessor sollte erheblich leistungsfähiger sein. Zum einen durch eine neue Technologie, die NMOS Technik die bei ihm zum ersten mal eingesetzt wurde, zum anderen durch mehr Anschlüsse und einen besseren Befehlssatz. Ziel war eine Leistungssteigerung um den Faktor 10. Er schaffte dies auch und in 15 Monatiger Arbeit entstand so der 8080 Prozessor. Er erschient 1974 und war in dem ersten "PC" dem Altair 8800 verwendet worden.
Der 8080 war für seine Zeit sehr fortschrittlich. Ein Vergleich zu dem wenige Monate später erschienen Motorola 6800 zeigt dies. Er enthielt sehr viele Register, von denen 6 Register je zu zweit zu einem 16 Bit Register zusammen gefasst werden. Mit diesen Registern konnten 16 Bit Werte addiert und subtrahiert werden. Das HL Register (zusammengesetzt aus dem 8 Bit H und L Registern konnte man zur indirekten Adressierung nutzen, sozusagen als Pointer. Heute würde man den 8080 sicher als eine typische CISC CPU bezeichnen, das heißt eine mit einem komplexen Satz an Instruktionen und spezialisierten Registern. Dies war sicher auch ein Grund warum der 8080 als Chip bei den ersten Heimcomputern so beliebt war.
Er hatte aber auch Nachteile: Zum einen erforderte er 3 Versorgungsspannungen, der Zugriff auf Peripherie Bausteine war umständlich und der Chip brauchte einen externen Taktgenerator und einen Refreshcontroller wenn er mit den neuen dynamischen RAMs betrieben wurde.

Chip des INTEL 8080 unterm Elektronenraster-Mikroskop

Vorgeschichte der Z80-CPU

ZILOG- Website 2012

Chip des IZILOG  Z80 unterm Elektronenraster-Mikroskop

... sensationell bis heute: der 486

 

Die Gründung von Zilog

Im Dezember 1974 gründete Faggin mit einem Grüppchen von Intel Ingenieuren die Firma Zilog. Die Probleme beim Design des 8080 führte dazu, das Faggin nicht mehr länger sich mit dem Management von Intel auseinandersetzen wollte, sondern in einer eigenen Firma seine eigenen Ideen verwirklichen wollte. Dazu kamen zwei Vorfälle die das Betriebsklima vergifteten. Intel hatte eine "Zuspätkommliste" in die sich jeder Eintragen musste der nach 8 zur Arbeit kam. Faggin arbeitete meist bis Mitternacht und ging erst danach heim und kam so regelmäßig zu spät. Er empfand es als Affront wenn man sich bei einer 70-80 Stunden Woche in eine Liste eintragen musste. Wesentlicher war, dass Intel eine Erfindung die er noch bei Fairchild machte zum Patent anmeldete ohne ihn darauf zu erwähnen. Das vergiftete das Klima endgültig.
Faggin verließ im Oktober 1974 Intel und gründete die Firma Zilog. Der Name war so zu verstehen. Die Firma sollte das letzte Wort (z) bei den integrierten (i) Baustinen und der Logic (log) behalten. Sehr bald bekam er Venture Kapital von Exxon, die 51 % der Firma dafür hielten. Nach einigen Diskussionen beschlossen Faggin und Ungermann welche die Firma gründeten im Dezember 1974 eine Art 8080 zu bauen, aber mit Verbesserungen die sich viele Anwender wünschten. Was herauskam war wohl der erste "kompatible" Prozessor. Faggin kannte als Entwickler sehr genau die Schwächen des 8080 und vermied diese beim Design des dazu kompatiblen Z80. Im April 1975 stieß Masatoshi Shima von Intel zu Zilog und zu dritt entwickelte man den Prozessor. Zu diesem Zeitpunkt war die Prozessorentwicklungsabsteilung bei Intel 80 Personen stark. Hilfe leistete die Firma MOSTEK, da Zilog zu diesem Zeitpunkt keine Fertigungsanlagen hatte musste man selbst die Masken für die Probeexemplare extern herstellen lassen. MOSTEK wurde nach der Markteinfühung im März 1976 auch der erste Zweitproduzent. Anders als Intel vergab Zilog großzügig Lizenzen, so dass es sehr bald sehr viele Anbieter von Z80 Prozessoren gab.
Für den Hardwarebauer waren drei Dinge am 8080 zu verbessern:

  1. Der 8080 benötigte einen externen Baustein von Intel für die Takterzeugung. Ohne ihn war er eigentlich nicht nutzbar. Dieser war im Z80 integriert.
  2. Der 8080 hatte nur einen Interrupteingang. Verschiedene Interruptquellen konnte der Prozessor nur umständlich unterscheiden indem die aufgerufene Serviceroutine den Datenbus auswertete und dann entschied was zu tun wäre. Bei vielen Interruptquellen entspricht dies einer riesigen "if then... " Abfrage. Der Z80 führte zwei neue Interruptmodi ein, wobei der leistungsfähigere wie der 8086 (eingesetzt im IBM PC) eine Tabelle von Adressen von Service Routinen umfasste. Damit konnte man wesentlich flexibler auf Interrupts reagieren.
  3. Der Prozessor unterstützte nicht dynamische RAMs, die einen Refresh brauchten, diesen musste ein separater Baustein erzeugen. Der Z80 hatte ein eigenes Register (R für Refresh), das mit jedem Zyklus dekrementiert wurde und immer wenn es Null war erzeugte der Prozessor einen Refresh.

Damit vereinfachte sich das Design für einen Hardware Entwickler. Es konnten zwei Bausteine eingespart werden und beim Interruptbetrieb ein beim 8080 nötiger Interruptkontroller. Weiterhin brauchte er wie der Motorola 6800 nur eine Versorgungsspannung.

Z80 - Der 8080 Killer

Für Softwareentwickler stellte sich die Situation noch viel besser dar. Die Anzahl der Befehle wurde vervielfacht. Der Z80 verstand alle Befehle der 8080, doch 10 Codes die bei diesem unbelegt waren, wurden von dem dem Z80 benutzt um neue Befehle zu implementieren.

Es gab folgende Änderungen:

  1. Das HL Register hatte bisher eine herausgehobene Stellung beim Transfer vom und zum Speicher - dies konnten nun auch die Register BC und DE.
  2. Da man nie genug CPU Register haben konnte gab es einen zweiten Satz zwischen dem man umschalten konnte. Bei meinem Z80 Rechner (Amstrad CPC 464) befanden sich darin wichtige Betriebssystemwerte, auf die das Betriebssystem so schnell zugreifen konnte.
  3. Neu eingeführt wurden die Register IX und IY. Mit denen erstmals indexsequentielle Zugriffe mit einem Displacement z.B. auf Tabellen möglich wurde. Ansonsten waren diese Register genauso universell wie das HL Register einzusetzen.
  4. Zugriffe auf den Stackpointer wurden vereinfacht.
  5. Es gab erstmals relative Sprünge und den DJNZ Befehl, der Register B dekrementierte und sprang wenn es 0 war. Diese Befehle waren kürzer und schneller auszuführen als die bisherigen absoluten Sprünge
  6. Es gab zwei neue Interruptmodi, im leistungsfähigeren Modus 2 wurde aus dem Datenbyte das die Peripherie anlegte und einem festen Wert in einem neuen CPU Register ein Tabellenwert geholt und dann direkt an diese Interruptservice Routine verzweigt. Damit konnte der Z80 auf 128 verschiedene Interruptereignisse reagieren und das System war noch flexibler als das des Intel 8086, der ja nur 15 feststehende Interrupts hat (eigentlich nur einen, der über einen Intel 8259 Interruptcontroller geshart wird).
  7. Es gab Block Transfer Befehle bei denen man einen Block verschieben, kopieren, durchsuchen, einlesen und ausgeben konnte. Dieses Konzept übernahm später der Intel 8086.
  8. Spezielle Befehle erlaubten es ein Bit selektiv zu setzen, rückzusetzen und zu testen. Bitrotationen waren beim 8080 nur beim Akkumulator möglich, beim Z80 mit allen Registern und dazu kamen Bitschiebebefehle z.B. für eine Division oder Multiplikation mit 2.

Die Zahl der Befehle des Prozessors erhöhte sich damit von 78 auf 158. Zeitgleich erschien auch von Intel eine verbesserte Version des 8080, der 8085. Er hatte auch drei neue Befehle zum Einschalten von neuen Interruptmodi und die beiden bisher nötigen Bausteine Interruptcontroller und Takterzeuger integriert. Es fehlte ihm aber die umfangreichen Softwaremöglichkeiten des Z80 und so war dieser erfolgreicher. Ab Juli 1976 war er verfügbar und sehr bald wurden CP/M Systeme - ein Betriebssystem geschrieben für den 8080 Prozessors meistens mit dem Z80 betrieben. Zahlreiche CP/M Programme wurden so geschrieben, das sie nur den Z80 Befehlssatz benutzen, auf einem 8080 also nicht mehr liefen. Das prominenteste Beispiel war Turbo Pascal.
CP/M zusammen mit dem Z80 war so bedeutend, das nicht einmal Marktführer Apple sich dem entziehen konnte und es eine Z80 Karte für den Apple gab. Analoges gilt für den C-64, dessen Nachfolger C-128 war sogar ein Gerät mit integriertem Z80 Prozessor der alternativ zum 6510 Prozessor genutzt werden konnte. Der Z80 wurde eingesetzt in den Tandys TRS-80, den Sinclair ZX 81 und Spektrum, den MSX Geräten, dem Alphatronic PC. Anfang der achtziger Jahre war damit Zilog Marktführer bei den 8 Bit Mikroprozessoren.
Sukzessive gab es immer schnellere Z80 Versionen. Der Z80 war zuerst wie der 8080 für max. 2.5 MHz ausgelegt. Zuerst die A Version (bis 4 MHz), dann die B (6 MHz) und C (8 MHz). Spätere Versionen hießen Z80H und erreichten bis zu 20 MHz.

Aufstieg und Fall von Zilog

Es war schlau von Faggin nicht einen neuen Prozessor zu entwickeln sondern mit dem Z80 ein bestehendes Produkt zu übertreffen. Mit der Einnahmequelle Z80 machte sich Zilog daran weitere Bausteine zu konstruieren. Es folgte der Mikrocontroller Z8, der allerdings mit dem Z80 nichts zu tun hatte. Es war ein Prozessor mit einem integrierten ROM und einigen Hundert Bytes RAM. Sehr populär war er in einer Version mit einem BASIC Interpreter auf dem ROM.
Jede Firma im Chip Geschäft lebt davon, das sie leistungsfähigere Prozessoren baut, weil die alten sukzessive billiger werden und die Gewinnmarge schwindet. So machte man sich bei Zilog an die Konstruktion eines 16 Bit Prozessors, des Z8000. Dieser erschien zusammen mit dem MC 68000. Er war im Design sehr fortschrittlich, so konnte man wie beim Z80 die Register zusammenfassen und als 8,16 aber auch 32 oder 64 Bit Register benutzen. Der adressierbare Arbeitsspeicher von 8 MByte konnte über eine MMU auf 2 GByte erweitert werden. Leider war der Prozessor etwas langsam und hatte Anfangs sehr viele Bugs, die dazu führten das sich die meisten Hersteller für den MC 68000 Prozessor oder den Intel 8086 entschieden. Lediglich beim US Militär fand er Anklang.
Danach konzentrierte sich Zilog auf die Weiterentwicklung des Z80. Es erschienen die Versionen Z180 und Z280, die neue Befehle für Multiplikation und neue Modi für 16 MByte Adressraum integrierten. Der Z80 steckt auch heute noch in vielen Geräten, vorwiegend als Controller aber auch z.B. im Gameboy. Trotzdem ging es Zilog zunehmend schlechter, bis die Firma Ende 2001 den eZ80 auf den Markt brachte.
Der eZ80 ist die Antwort von Zilog auf die Welt des Internets. Es ist ein Z80 Mikrocontroller mit integrierten seriellen Schnittstellen, Zählern, I2C Bus, parallelen Schnittstellen, DMA und 16 MByte Adressraum. Doch das wäre wohl nichts besonders aufregendes. Auch das der Chip nun 50 MHz erreicht und dabei 4 mal schneller als ein klassischer Z80 ist (Mithin etwa so schnell wie ein 486 Rechner, das ist für einen 8 Bitter ziemlich rasant), wird wohl mehr Z80 Nostalgiker interessieren. Doch der eZ80 enthält einen kompletten TCP/IP Stack und unterstützt 15 Internetprotokolle (alle wichtigen bis auf IP V6) in Hardware!
Zilog vertriebt ihn daher als eZ80 Webserver und das ist die Sensation. Der User braucht nur eine Anwendung in C oder Java mit gängigen Funktionsaufrufen für TCP Verbindungen in ein ROM kopieren und mit den mitgelieferten Ethernet Treibern verbinden, ein bisschen Hardware für den Ethernetanschluss und fertig ist der Webserver. Damit kann man das verwirklichen was in den Zukunftsvisionen schon lange propagiert wird, der intelligente Haushalt mit Kühlschränken die selbstständig nachbestellen, Geräten die man vom Büro aus ein und ausschalten kann (z.B. wenn man später nach Hause kommt und die Heizung während der Abwesenheit heruntergefahren ist oder man kann Überwachungskameras abfragen und steuern. Das alles geht mit einem Chip ohne teuren Windows PC. Der eZ80 kostet dabei nur 11 Dollar.
Es ist Zilog zu wünschen, das der Z80 Webserver ein genauso großer Erfolg wird wie der Z80. Er hat es verdient.

Der Z80 - einer der modernsten Prozessoren der Welt

Diese Aussage erscheint 27 Jahre nach der ersten Z80 Prozessor sehr kühn. Doch ist der Z80 Prozessor der erste, bei dem es gelang ihn nicht auf Silizium herzustellen. 2003 veröffentlichte Sharp, das es gelungen war aus 13000 TFT Transistoren eine Z80 CPU auf Glas herzustellen. Auf einem 2.2 Zoll Glas Display konnten sechs Z80 CPUs untergebracht werden. Dies soll der erste Schritt eines "System on Panel" sein, also, dass man auf einem LCD Bildschirm auch gleich den Computer dazu integriert. Man will dazu Prozessor, Grafikkarte und Display auf ein und demselben Glasträger integrieren. Weiterhin denkt man an optische Ein/Ausgabesysteme. Damit ist der Z80 der modernste Prozessor der Welt, auch wenn er sicher so nicht in Massenfertigung gehen wird.

Z80 auf Glas


1. Z80-Einplatinenrechner history menue scroll up
Sie waren der sehr erfolgreiche Versuch, ganze Rechnergrundplatinen mit faktisch unverändert in großer Stückzahl gefertigten Basiseigenschften ökonomisch sowie auch servicefreundlich herzustellen. Sogar für ein variables Adress-Konzept gab es Lösungen: anfangs Drahtwickelbrücken, später Jumper und/oder Microschalter.

Grundstruktur eines Z80-Mikrorechners

Z80 CPU - Central Processing Unit (Zentrale Verarbeitungseinheit)

Z80 PIO - Parallel Input/Output-Unit (Parallele Ein-/Ausgabeeinheit)
Z80 SIO - Serial Input/Output-Unit (Serielle Ein-/Ausgabeeinheit)
Z80 CTC - Counter/Timer-Ciruit (Zähler/Zeitgeber-Einheit)
Z80 DMA - Direct Memory Access Controller Unit (direkte Speicherzugriffseinheit)
Z80 in Minimalkonfiguration

2. Z80 CPU history menue scroll up
Eine auch heute noch faszinierende CPU, welche in den östlichen Bundesländern lange Zeit das Rennen gemacht hatte (vor allem wurden ihre äußerst leistungsfähigen 16-Bit-Nachfolger mehr beachtet). Sie lebt nicht nur ein eigenes Überleben, sondern feiert auch noch eine Wiederkehr in der gesamten ZILOG- Micro-Controller-Strecke.

Z80-CPU

Blockschaltbild sowie Befehlsliste und technische Einsatzbedingungen der Z80 CPU
Hauptspeicheraufteilung Z80
Z80 CPU ist der Mikroprozessor des Z80 Systems, verwaltet Adressen, Daten, führt Befehle aus berechnet Werte, kann Bits manipulieren
kann nur vom Z80 DMA kurzzeitig von der Verwaltung des gesamten Busses herausgelöst werden
alle anderen Bausteine werden über den Prozessor programmiert und periphere Bausteine durch sein Logik gesteuert
effektive Interrupt- sowie Stapelverarbeitung

3. Z80 PIO history menue scroll up

Der parallele Ausgabebaustein des Z80-Systems war in seinen Eigenschaften so perfekt, dass in den Folgegenerationen (Z8001 bzw. Z8002) auf die Entwicklung eines zugehörigen Äquivalenzchip für die parallele Datenein- und -ausgabe verzichtet wurde und statt dessen der Z80-PIO auch in die Folgegeneration übernommen wurde.

Z80-PIO

Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen der Z80 PIO
Z80 PIO ist der frei programmierbare Parallel-Ein/Ausgabe-Baustein des Z80-Systems
zwei Kanäle zu je 8 Bit können wahlfrei (auch bitweise) und unabhängig voneinander programmiert werden
mehrere Bausteine sind via Adress-Logik kaskadierbar (max. jedoch 128 Bausteine im Gesamtsystem)
jeder Kanal verfügt über ein separate Interrupt-Logik, wobei Kanal A jedoch grundsätzlich die höhere Priorität besitzt


4. Z80 SIO history menue scroll up

Z80-SIO

Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen der Z80 SIO
Z80 SIO ist der frei programmierbare Seriell-Ein/Ausgabe-Baustein des Z80-Systems
zwei Kanäle zu je 8 Bit können wahlfrei (auch bitweise) und unabhängig voneinander programmiert werden - Ein- sowie Ausgabe erfolgen von oder zur Peripherie seriell - zur und von der CPU parallel (das ist'n Serien-Parallel bzw. Parallel/Serien-Wandler)
Funktion und Programmierung der beiden Kanäle ist nicht voll identisch - Port A kann "mehr"
mehrere Bausteine sind via Adress-Logik kaskadierbar (max. jedoch 128 Bausteine im Gesamtsystem)
jeder Kanal verfügt über ein separate Interrupt-Logik, wobei Kanal A jedoch grundsätzlich die höhere Priorität besitzt


5. Z80 CTC history menue scroll up

Z80-CTC

Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen des Z80 CTC
Z80 CTC ist der frei programmierbare Zähler/Zeitgeber-Baustein des Z80-Systems
dahinter verstecken sich 4 unabhängige Kanäle, wobei in jeden ein Vorteiler im Faktor 16 bzw. 256 versteckt, der dann wieder eine integrierten Rückwärtszähler ansteuert, der bei Durchgang von 0 einen Staus oder einen Interrupt senden kann
vier Kanäle können unabhängig voneinander funktional programmiert werden, auch eine gemischte Betriebsart der einzelnen Kanäle ist realisierbar
die elektrische Außenbeschaltung der Kanäle ist nicht identisch, Kanal 3 fehlt der Ausgang für den Nulldurchgang
die vier Kanäle jeweils in sich und mehrere Bausteine sind via Adress-Logik kaskadierbar (max. jedoch 128 Bausteine im Gesamtsystem)
dies reduziert die praktische Kaskadierbarkeit für mehrere CTC-Bausteine auf drei Kanäle


6. Z80 DMA history menue scroll up

Z80-DMA

Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen des Z80 DMA
Z80 DMA ist der Direktspeicher-Zugriffs-Controller - der ermöglicht den Datenaustausch von Speicherbereich zu Speicherbereich bzw. den von der Peripherie zum Speicher und/oder umgekehrt  unter Freilassung der CPU
kann nur kurzzeitig die BUS-Herrschaft vom Prozessor übernehmen - dabei werden keine logischen oder arithmetischen Operationen unterstützt
er realisiert einen schnellen Datenaustausch zwischen Speicher und Peripherie unter Umgehung der für diese Operationen zu "langsamen" CPU


7. Z80 KIO history menue scroll up

Z80-KIO

Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen des Z80 KIO
Z80 KIO mit maximal 12 MHz Taktfrequenz in CMOS-Technologie vereint jeweils einen Peripherie-Baustein außer DMA-Controller in einem Schaltkreis. Dadurch ist dieser Schalkreis äußerst effizient, nur Probleme in der Adressierung sowie der Daisy-Chain müssen berücksichtigt werden


9. Z80-System und Peripherie - Block- und Pinbeschaltung history menue scroll up

Funktionsübersicht Z80-CPU

Pinbelegung der Z80-CPU

Schematische Struktur der Z80-CPU

Funktionale Pinbelegung der Z80-CPU

Schaltplangerechte Pinbelegung der Z80-CPU

... und hier die Anschlussbelegungen fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum Download

Funktionsübersicht Z80-PIO

Pinbelegung des Z80-PIO

Schematische Struktur des Z80-PIO

Funktionale Pinbelegung des Z80-PIO

Schalttungstechnische Pinbelegung des Z80-PIO

... und hier die Anschlussbelegungen fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum Download

Funktionsübersicht Z80-SIO

Z80-SIO - die Anschlussbelegung

Schematische Struktur des Z80-SIO

Funktionale Pinbelegung des Z80-SIO

Schalttungstechnische Pinbelegung des Z80-SIO

... und hier die Anschlussbelegungen fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum Download

Funktionsübersicht Z80-CTC

Pinbelegung der Z80-CTC

Schematische Struktur der Z80-CTC

Funktionale Pinbelegung der Z80-CTC

Schaltplangerechte Pinbelegung der Z80-CPU

... und hier die Anschlussbelegungen fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum Download

Funktionsübersicht Z80-DMA

Pinbelegung der Z80-DMA

Schematische Struktur der Z80-DMA

Funktionale Pinbelegung der Z80-DMA

 

Schaltplangerechte Pinbelegung der Z80-DMA

... und hier die Anschlussbelegungen fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum Download

Funktionsübersicht Z80-KIO

LC-80 - 2018 mit Z84C90 84-Pin PLCC Configuration (Z80-KIO

 

AFunktionale Pinbelegung der Z80-KIO

Schaltplangerechte Pinbelegung der Z80-KIO

... und hier die Anschlussbelegungen fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum Download


10. Verwandte Themen history menue scroll up

Was ist alles mit dem Betriebssystem eines Microcomputers verwandt? Antwort: faktisch der gesamte Bereich der Digitalelektronik und sowieso die gesamte Technik der Software-Technologie der Vergangenheit, Gegenwart sowie zumindest der nächsten Zukunft.

Der LC-80 Simulator

POLYCOMPUTER

Z80-CPU

Mnemonic-Code-Notation

höhere Programmierwerkzeuge

... und so funktioniert ein Computer

 

die beliebte alphabetisch sortierte Schnell-Liste

die beliebte numerisch sortierte Schnell-Liste

Allgemeine FLAG-Wirkung

FLAG-Wirkung auf OP-Code-Gruppen

Alphabetisch sortierte Dokumentation

FLAG Teile I

FLAG Teile 2

Allgemeine Funktionssymbolik

Aktuelles sowie weiterentwickeltes Betriebssystem


11. Links & Rechts ;-) history menue scroll up

Was soll's - der Z80 lebt! Und 2012 auf Glas implementiert - das alles auf der aktuell gehaltenen Seite von Thomas Scherrer. Aber auch andere Institutionen veröffentlichen marginal, dass der Z80 nahezu unverändert bei ihnen Einsatz findet - z. B. die NASA!

Thomas Scherrer Z80-Family Official Support Page

mehr LC-80 - 2018 aktuell

 


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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost im Oktober 1998

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

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