_ Микропроцессоры _ (C) Mark Heretz, Byte'85 (C) Viper'99 ...начало в No.7 Всесильный 8080 В апреле 1974 года фирма Intel заста- вила нас навсегда изменить сложившееся представление о вычислительных машинах. Фирма объявила о создании микропроцессо- ра 8080 - значительно более совершенно- го, чем процессор 8008. Микропроцессор 8080 требовал всего шесть микросхем под- держки, выполнял 75 команд, обладал вде- сятеро большей пропускной способностью по сравнению с 8008 и адресовал 64 кило- байта памяти (ни одна программа, думало большинство в то время, не может быть такой большой!). Проект микропроцессора 8080 был пред- ложен Фаджином, но группу разработки возглавлял Масатоси Сима, молодой инже- нер, которого фирма Intel переманила из фирмы Busycom. Учтя неудобства и ограни- чения процессоров 4004 и 8008, разработ- чики нового микропроцессора постарались настолько усовершенствовать проект, что новая микросхема стала действительно по- лезным вычислительным элементом. Intel 8080 - первый микропроцессор, целью которого не была простая замена логики. Этот микропроцессор больше похо- дил на вычислительную машину, чем все, что были до него, и с точки зрения аппа- ратуры был гораздо проще в применении. В январском номере журнала "Popular Electronics" за 1975 год на первых стра- ницах была помещена первая из серии ста- тей, посвященных построению вычислитель- ной машины Altair 8800, так называемой мини-машины, построенной на основе мик- ропроцессора 8080. Вычислительная машина Altair была разработана фирмой MIT (Micro Instrumentation and Telemetry systems), которая была основана Эдом Ро- бертсом для поддержки и обеспечения его экспериментов в области электроники. Весь набор для постройки Altair, включая микропроцессор 8080, материнскую плату, блок питания, лицевую панель со множест- вом лампочек и 256 байтами (не 256 кило- байтами) памяти продавался за 395 долла- ров. Сначала все подумали, что это опечат- ка. Микросхема, содержащая процессор 8080, представленная всего за девять ме- сяцев до того, одна продавалась за 360 долларов. Однако цена была настоящая фирма MIT вступила с фирмой Intel в сог- лашение. Фирма MIT продала в первый день больше компьютеров, чем надеялась про- дать за всю жизнь этой разразботки. Вычислительная машина Altair сыграла значительную роль в том успехе, который сопутствовал микропроцессору 8080, во многом благодаря тому, что теперь прог- раммисты имели основания и хорошую отго- ворку, чтобы писать программное обеспе- чение для микропроцессорного чипа. Кроме того, разработанная для машины Altair архитектура открытой шины (улучшенная версия которой стала шиной S-100) позво- лила всем начать разрабатывать перифе- рийные устройства для этого компьютера. Одним из таких периферийных устройств был контроллер диска, разработанный фир- мой Digital Microsystems, который озна- чал начало использования операционной системы для микропроцессора 8080 и наз- ванной CP/M (Controlling Program for Microcomputers). Операционная система CP/M, детище инструктора Высшей школы военно-морских сил Гарри Килдалла, про- давалась за 70 долларов и сыграла основ- ную роль в успехе микропроцессора 8080 и его архитектуры. В результате значитель- ная часть используемого на сегодняшний день программного обеспечения для мик- роЭВМ либо работает на основе команд процессора 8080, либо является прямым развитием какой-нибудь системы, которая использовала этот набор команд. В микропроцессоре 8080 впервые приме- нена n-МОП технология с обогащением, реализована десятичная и ДКД арифметика, использовалась 16-разрядная адресная ши- на. Семейство Motorola В ответ на успех микропроцессора 8080 фирма Motorola начала работу над процес- сором 6800, проект которого был разрабо- тан Чаком Педдом. Motorola была первой фирмой, которая представила серию микро- схем для периферийных устройств, спроек- тированных специально для работы с дан- ным микропроцессором. Периферийные мик- росхемы включали устройства для парал- лельного (чип 6820) и последовательного (чип 6850) ввода-вывода и обеспечивали включение функций ввода-вывода в систему чрезвычайно простым для разработчиков систем образом. Разработчики были ориентированы на за- мену логики микропроцессорами, и требо- вались миникомпьютеры и кросс-ассемблеры для создания программного обеспечения, а это стоило недешево. К тому времени еще никто не написал ничего, что бы разъяс- нило, как применять новые микропроцессо- ры, всем тем, кто ничего не смыслил в их внутренностях или не имел опыта работы с вычислительными машинами. Фирма MOS Technology опубликовала рек- ламное объявление, согласно которому фирма собиралась представить на выставке WESCON в сентябре того же года и там же начать продажу 20-долларового микропро- цессора. Микропроцессор фирмы, получив- ший наименование 6501, был полностью совместим по выводам с микросхемой про- цессора 6800 фирмы Motorola - вы могли выпаять из платы микропроцессор 6800, вставить на его место 6501, и он начал бы работать. Правда, программное обеспе- чение все равно пришлось бы поменять, поскольку существовали определенные раз- личия в архитектуре процессоров и в их наборах команд. Фирма MOS Technology также планировала выпуск версии микроп- роцессора со встроенной схемой тактиро- вания, наличие которой на отдельной мик- росхеме требовали все ранее выпускавшие- ся микропроцессоры. Эта версия должна была получить наименсование 6502 и сто- ить 25 долларов. Все производители микропроцессоров пришли в волнение. В то время процессоры 8080 фирмы Intel и 6800 фирмы Motorola продавались по розничной цене 179 долла- ров за штуку. В первый день ярмарки коммерческий представитель фирмы Intel заявил, что микропроцессоры НИКОГДА не будут дешевле 100 долларов. Но уже в тот первый день WESCON'а фирмы Intel и Motorola были вы- нуждены снизить цену на свои микросхемы до 69 долларов 95 центов. Революция была на полном ходу, электронная промышлен- ность уже не могла повернуть назад. Микропроцессору 6501 была суждена ко- роткая жизнь. Фирма Motorola возбудила против MOS Technology дело, обвинив пос- леднюю в том, что Чак Педд украл техно- логию у фирмы Motorola и что микропро- цессор 6501 создан с нарушением авторс- ких прав, поскольку был взаимозаменяемым со своим аналогом Motorola 6800. Фирма MOS Technology согласилась прекратить выпуск процессора 6501. Однако многие вычислительные машины, построенные на основе микропроцессора 6502, стали теперь легендой: собственная разработка фирмы MOS Technology KIM-1, машины Apple I и Apple II, различные мо- дели Atari, а также среди прочих машины Commodore PET и VIC-20. Появление Z80 В конце 1975 года Федерико Фаджин по- кинул фирму Intel и основал фирму под названием Zilog. В 1976 году фирма Zilog объявила о создании микропроцессора Z80, значительно улучшенного варианта микроп- роцессора 8080, который включал весь на- бор команд последнего и соответственно позволял работать матобеспечению, напи- санному для микропроцессора 8080. Фирма объявила также, что имеются микропроцес- соры, которые работают на тактовой час- тоте 4 MHz, то есть вдвое большей, чем процессор 8080. Кроме того, микропроцес- сор Z80 выполнял множество дополнитель- ных команд - общее количество команд равнялось 176. Это было слишком хорошо, чтобы казаться правдой, и микропроцессор Z80 был принят с тем же скептицизмом, что и 6502 до этого. Однако микропроцес- сор Z80 был реальностью, и действительно имелись партии процессоров, которые ра- ботали на частоте 4 MHz. Несколько плат для набора Z80 с шиной S-100 появились на рынке тут же после разработки микропроцессора, и всем сразу понадобились эти платы. Тем не менее, несмотря на то, что микропроцессор Z80 был значительно мощнее процессора 8080 в смысле набора команд, поначалу очень немногие отважились писать программы с учетом преимуществ дополнительных команд Z80. Причина здесь простая: большинство машин, работавших в то время были созда- ны на основе микропроцессора 8080, и ес- ли вы стали бы писать программы, которые могут работать только на микропроцессоре Z80, то ваш рынок оказался бы слишком маленьким. Тем не менее разработчики не стали применять микропроцессор 8080 в новых системах. Микросхема, содержащая процес- сор Z80, была несравнимо более легкой в использовании, для нее требовалось толь- ко одно напряжение питания, и при этом не нужны микросхемы поддержки. И этот микропроцессор работал гораздо быстрее, даже без использования дополнительных команд. Вместе с микропроцессором Z80 пришел еще один новый принцип микрокомпьютерных схем: встроенная схема регенерации дина- мическсой памяти RAM. Динамические уст- ройства памяти типа RAM всегда стоили примерно вчетверо дешевле своих стати- ческих конкурентов в расчете на 1 бит, и это делало их очень привлекательными для использования. Однако из-за того, что приходится постоянно регенерировать та- кую память (иначе она забывает свои дан- ные), ее использование было чрезвычайно сложным делом. Наличие в микропроцессоре Z80 схемы регенерации динамической памя- ти было очень большим шагом вперед и позволяло строить системы, которые были гораздо дешевле предыдущих. Такие мик- роЭВМ, как TRS-80 фирмы Radio Shack, разработанная Стивом Ленингером, исполь- зовали именно это преимущество процессо- ра.