Какая компания выпустила первый персональный компьютер на базе процессора intel 8080
В то время еще не существовало компьютерных или электронных магазинов, где можно было бы купить собственный компьютер. Единственным вариантом было построить свою собственную систему из планов и проектов, опубликованных или проданных в журналах и других источниках. Найти и приобрести все детали, необходимые для его сборки, было обязанностью каждого владельца.
Altair 8800 , был впервые показан в январе в издании 1975 года популярным журналом электроники, хотя этот ранний дизайн принес мало пользы, сходство с доработанной версией вышло всего через несколько месяцев. До этого момента MITS был известен тем, что продавал калькуляторы и модели компонент ракет (телеметрия).
Всего за 439 долларов Altair 8800 впервые включил в себя все в одном комплекты и инструкцию по сборке, металлический корпус, блок питания, и все платы и компоненты, необходимые для создания "самого мощного компьютера, когда-либо представленного в качестве строительного проекта в любом журнале электроники".
Потребовалось много дней и ночей тщательной пайки и сборки, чтобы, создать работающий ПК. Только настоящие хакеры могли предпринять такую попытку.
Робертс смог приобрести новый и мощный процессор Intel 8080 за 75 долларов каждый, в больших объемах, когда они обычно продавались по 300 долларов за штуку. Ходят слухи, что низкая цена была вызвана косметически испорченными или другими некачественными чипсетами, в интервью из журнала Modern Electronics в октябре 1984 года, Эд Робертс говорит, что они были полнофункциональные с полной спецификацией, а низкая цена обусловлена исключительно тем, что MITS на сегодняшний день является крупнейшим покупателем процессоров 8080. К 1977 году цена упала до менее чем 15 долларов за штуку.
Система, показанная выше, имеет две дополнительные печатные платы, но для работы системы требуется только плата процессора.
Вся система Altair 8800 состоит из металлического корпуса, блока питания, передней панели с переключателями и пассивной материнской платы со слотами расширения. Вся схемотехника-процессор и память, находятся на картах, которые подключаются к слотам расширения, MITS назвал это "шиной Альтаира".
Это стало очень простым и популярным методом проектирования компьютеров, и было выпущено множество других систем от конкурирующих производителей используя ту же самую шину Altair-IMSAI 8080.
Поскольку ни клавиатура, ни монитор не были доступны дешево, пользователи первоначально должны были пользоваться переключателями на передней панели, записывая свои собственные программы в машинный язык, и наблюдать, как светодиоды на передней панели загораются в ответ на их команды.
Благодаря гибкости шины S-100 вскоре были выпущены многочисленные карты расширения, включая интерфейс клавиатуры, TTY, монитор, принтер и хранилище данных, это значительно увеличило полезность "Альтаира".
Билл Гейтс и Пол Аллен увидели возможности и написали: Altair BASIC-настоящий язык программирования. Монте Давыдов внес свой вклад в математические процедуры, включая процедуры с плавающей запятой для Altair 4K BASIC. Альтаир Бейсик стоил очень дорого - 500 долларов, но только 75 долларов при покупке с компьютером Altair, интерфейсной платой и 8K памяти.
Вскоре после этого Гейтс и Аллен создали свою собственную компанию-Microsoft, и продали Altair BASIC как свой первый продукт.
Почему компьютер был назван "Альтаир"? Название было выбрано популярными электронными журналами, но есть две версии этой истории:
-
Первое и самое популярное, что название пришло из телесериала "Звездный путь", по-видимому, ложно, но звучит хорошо. История такова, что Лес Соломон, (тогдашний) технический директор журнала Popular Electronics magazine (и отличный рассказчик), спросил свою дочь об имени, и она предложила "Альтаир", потому что "именно туда идет" Энтерпрайз "в этом эпизоде" - она якобы смотрела "Звездный путь", научно-фантастический сериал. Альтаир упоминался только в одном эпизоде Звездного пути: "Время амока", эпизод 34 - оригинальная дата выхода в эфир: 16.09.1967.
Это было истинное начало компьютерного века!
В сентябре 1975 года вышел первый номер журнала "байт". На обложке они гордо заявляют: "компьютеры: величайшая в мире игрушка!".
Даже несмотря на то, что MITS разрабатывала дополнительные и более совершенные модели и поставляла тысячи компьютерных систем Altair в месяц, MITS была продана компании Pertec в 1976 году. Пертек продолжал производить Альтаиры, но делал это очень плохо, и в течение нескольких лет, линейка компьютеров "Альтаир" прекратила свой выпуск.
В этом году исполняется сорок лет со дня изобретения одного почти забытого устройства, ставшего впоследствии первым персональным компьютером. Удивительно, но события, описанные в статье, имели место вовсе не в Калифорнии.
Но на деле история чуть сложнее и интереснее. Во-первых, «биография» x86 началась на 4 года раньше, еще в 1968 году. Её основоположник — ныне почти забытый инженер Остин Рош из Сан-Антонио. Он горел идеей создания персонального компьютера.
Основатели CTC
Во-вторых, Intel приступила к производству процессоров крайне неохотно, а 8008 вовсе не является прямым потомком 4004. Это были два совершенно разных проекта.
Intel 4004
Мы поговорили с промышленным дизайнером Джоном «Джеком» Фрассанито, главой John Frassanito & Associates Inc. Когда Остин Рош набросал первые чертежи своего компьютера прямо на скатерти клуба в Сан-Антонио, Фрассанито был поражен. Дело было в 1968 году. Тогда Джон работал аккаунт-менеджером у легендарного дизайнера Рэймонда Лоуи (который помимо всего прочего придумал бутылку Coca-Cola и Studebaker Avanti).
Фрассанито пригласили в Computer Terminal Corp. (CTC) для помощи в разработке первого продукта компании. Планировалось создать электронную замену Teletype Model 33. CTC тогда только-только открылась, а её основателями были инженеры НАСА Фил Рэй и Остин Рош.
По прибытии в Сан-Антонио Фрассанито с удивлением узнал, что проект телетайпа — это всего лишь «легенда», чтобы получить от инвесторов деньги на создание персонального компьютера.
Технические характеристики
- Дата анонса: апрель 1974 года
- Тактовая частота: 2 МГц, до 2,5 МГц (в модификации i8080А)
- Аппаратного стека нет
- SP (Shack P)
- Разрядность регистров: 8 бит
- Разрядность шина данных|шины данных: 8 бит
- Разрядность шина адреса|шины адреса: 16 бит
- Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
- Количество транзисторов: 4500
- 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
Команды для выполнения 16-ти битных операций: BC DE HL - интерпретируется как один целый или как два отдельных регистра.
Совместимость 8008 и 8080: на бинарном уровне не совместимы, НО совместимы на уровне исходных текстов на языке ассемблера.
ZiLog (часть разработки Intel) перешел в Z80(процессор) - он лучше по характеристикам, чем 8080.
- Анонс июль 1976 года
- Тактовая частота 8МГц (в последней версии Z80)
- Получил развитие для встраиваемых устройств
- Бинарная совместимость с 8080
- Разрядность регистров: 8 бит
- Разрядность шины данных: 8 бит
- Разрядность шины адреса: 16 бит
- Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
- Количество транзисторов: 8500
- Техпроцесс (нм): 3000 (3 мкм)
- Размер кристалла: 4,6 на 4,9 мм; площадь — 22,54 мм²
- Напряжение питания: +5 В
- Корпус: 40-контактный керамический или пластмассовый DIP, 44-контактный PLCC и PQFP
Intel запатентовала мнемоники команд Z80 имел другие мнемоники и другой синтаксис.
Описание
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 устройствах управления уличным освещением и светофорами.
Выполнение команд в МП КР580ВМ80А 08080)
Каждая команда в МП выполняется на протяжении командного цикла. Командный цикл состоит из цикла выборки команды и цикла выполнения команды (рис. 5)
Продолжительность цикла выборки команды зависит от формата команды (количества байт в машинном коде команды). Команды занимают от одного до трех байт в программной памяти. Многобайтные команды хранятся в соседних ячейках памяти. Для выборки однобайтной команды (например, сложения содержимого аккумулятора А и регистра В-АDD В) необходимо одно обращение к памяти, для выборки трехбайтной команды (например, вызова подпрограммы по адресу АDDR - САLL АDDR) - три обращения. Продолжительность цикла исполнения команды зависит от способа адресации операндов. Так, при выполнении коман д с регистровой адресацией не нужно дополнительное обращение к памяти для чтения операнда, в командах с косвенной адресацией такое обращение необходимо. В связи с этим продолжительность командного цикла в МП i8080 различна для различных команд и определяется количеством обращений к памяти или к внешнему устройству. Интервал, на протяжении которого осуществляется одно обращение процессора к памяти или к внешнему устройству, определяется как машинный цикл М. Итак, командный цикл процессора состоит из некоторого количества машинных циклов (в зависимости от типа команды). В приведенном на рис. 5 примере цикл выборки состоит из двух машинных циклов (М1 и М2), а цикл исполнения - из одного машинного цикла (МЗ). В команде может быть от одного (для однобайтных команд с регистровой адресацией) до пяти (для трехбайтных сложных команд) машинных циклов.
Машинный цикл, в свою очередь, разбивается на некоторое количество машинных тактов T, на протяжении каждого из которых выполняется элементарное действие (микрооперация) в процессоре. Количество тактов в цикле определяется кодом команды и лежит в пределах от 3 до 5. Продолжительность такта задается периодом импульсов синхронизации и определяется как интервал времени между фронтами двух соседних импульсов последовательности F1 (рис. 6). Таким образом, командный цикл МП i8080 состоит из некоторого количества машинных циклов, а каждый машинный цикл - из определенного количества тактов, на протяжении которых выполняются те или иные элементарные действия в процессоре. В зависимости от действий, выполняемых МП, различают следующие типы машинных циклов:
- ВЫБОРКА (чтение первого байта команды);
- ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ (чтение второго и третьего байтов команды, чтение операнда);
- ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ;
- ЧТЕНИЕ СТЕКА;
- ЗАПИСЬ В СТЕК;
- ВВОД данных из внешнего устройства;
- ВЫВОД данных на внешнее устройство;
- ПРЕРЫВАНИЕ;
- ОСТАНОВ;
- ПРЕРЫВАНИЕ ПРИ ОСТАНОВЕ.
Каждый машинный цикл процессора идентифицируется байтом, называемым байтом состояния. Байт состояния выдается на шину данных в начале каждого машинного цикла и сопровождается одновременной выдачей сигнала SYNC на одноименный контакт БИС МП. Байт состояния несет информацию о последующих действиях процессора. Его можно запомнить по сигналу SYNC и сформировать такие управляющие сигналы, которые не удалось вывести в явном виде на контакты БИС МП из-за ограниченного количества контактов микросхемы.
Временная диаграмма машинного цикла ВЫБОРКА (ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ) для процессора i8080 показана на рис. 7, а цикл ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ - на рис. 8. Такты отсчитываются по передним фронтам последовательности F1, а микрооперации в каждом такте определяются передним фронтом последовательности F2. При тактовой частоте 2 МГц продолжительность такта равна 0,5 мкс.
Сигналы на линиях шин А15-А0 (D7-D0) изображены на рис. 7 на одной временной диаграмме в виде линий - L- и Н- уровень одновременно. Таким образом, на диаграмме указан лишь тип информации на шине, например присутствие на ней адреса или данных. Пунктирной линией обозначено высокоимпедансное состояние линий шин (2-состояние).
В первом машинном такте T1 на шину адреса (линии А15-А0) выдается адрес - содержимое указателя команд IР, если выполняется цикл ВЫБОРКА, или содержимое регистра-указателя адреса - если выполняется цикл ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ. Вместе с тем на шину данных (линии D7-D0) выдается байт состояния, а также формируется сигнал SYNС на одноименном выводе БИС МП.
Во втором такте Т2 заканчивается поступление байта состояния и сигнала SYNC, продолжительность которых равняется одному такту. В машинном цикле ВЫБОРКА содержимое IР увеличивается для адресации следующего байта команды или следующей команды. В этом же такте устройство управления МП производит анализ сигналов на входах READY и HOLD, а также контроль выполнения команды останова HLT. Если память или внешнее устройство не готовы к обмену (READY = 0) вследствие того, что поступил запрос ПДП (HOLD = 1) или выполняется команда останова HLT, то обмен данными осуществляться не может, и процессор переходит в один из режимов - ожидание, захват шин или останов. В этих режимах осуществляется ожидание сигнала на протяжении нескольких тактов ожидания Tи количество которых определяется внешними сигналами. На рис. 7 в такте Т2 сигнал READY равняется логическому нулю, а в такте Tи - логической единице.
В такте ТЗ в зависимости от типа машинного цикла осуществляется обращение к памяти, стеку или внешнему устройству. В результате в МП вводится (см. рис. 7) или из него выводится (см. рис. 8) байт команды, адреса или данных. В зависимости от типа команды машинный цикл может содержать такты Т4 и Т5 (например, если для выполнения команды нужна обработка операндов). В последнем такте команды (ТЗ, Т4 или Т5) анализируется наличие сигнала запроса прерывания INT.
Если прерывание разрешено, то процессор переходит к машинному Циклу ПРЕРЫВАНИЕ.
Условная схема микропроцессора 8080
Особенности микропроцессора i8080
По сравнению с i8008 процессор i8080 позволяет адресовать больше памяти и располагает дополнительными инструкциями. Скорость выполнения инструкций возросла в десять раз. Если сложение на i8008 требует 20 мкс, что составляет 50000 оп./сек, то аналогичная операция на i8080 занимает всего 2 мкс, что соответствует 500000 оп./сек. Поскольку i8080, в отличие от i8008, является TTL-совместимым 13, интерфейсы вычислительных систем на базе i8080 становятся проще и дешевле. Адресное пространство, расширенное в четыре раза, составляет теперь 64 Кбайт. Можно считать, что эпоха микропроцессоров началась именно с i8080, благодаря предпринятым в нем улучшениям. Кстати, в 1974 г. фирмой MITS был выпущен первый персональный компьютер Альтаир 880014. Номер 8800 в названии отражает наличие процессора i8080, что не нарушало авторских прав корпорации Intel. Для этого компьютера были написаны транслятор с языка ассемблера и интерпретатор языка Basic. Ассемблер был разработан корпорацией Digital Research, которая в дальнейшем выпустила операционную систему DR-DOS, а автором интерпретатора Basic является Билл Гейтс, в будущем основатель корпорации Microsoft.
Типы машинных циклов
- М1 — машинный цикл выбора кода команды.
- Чтение данных ЗУ.
- Запись данных в ЗУ.
- Чтение устройства ввода-вывода (порта).
- Запись устройства ввода-вывода (порта).
- Чтение стека.
- Запись стека.
- Машинный цикл обработки прерывания.
- Машинный цикл обработки прерывания.
- Машинный цикл прерывания из состояния останова.
Технические характеристики
- Дата анонса: апрель 1974 года
- Тактовая частота: 2 МГц, до 2,5 МГц (в модификации i8080А)
- Аппаратного стека нет
- SP (Shack P)
- Разрядность регистров: 8 бит
- Разрядность шина данных|шины данных: 8 бит
- Разрядность шина адреса|шины адреса: 16 бит
- Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
- Количество транзисторов: 4500
- 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
Команды для выполнения 16-ти битных операций: BC DE HL - интерпретируется как один целый или как два отдельных регистра.
Совместимость 8008 и 8080: на бинарном уровне не совместимы, НО совместимы на уровне исходных текстов на языке ассемблера.
ZiLog (часть разработки Intel) перешел в Z80(процессор) - он лучше по характеристикам, чем 8080.
- Анонс июль 1976 года
- Тактовая частота 8МГц (в последней версии Z80)
- Получил развитие для встраиваемых устройств
- Бинарная совместимость с 8080
- Разрядность регистров: 8 бит
- Разрядность шины данных: 8 бит
- Разрядность шины адреса: 16 бит
- Объём адресуемой памяти: 64 Кбайт
- Количество транзисторов: 8500
- Техпроцесс (нм): 3000 (3 мкм)
- Размер кристалла: 4,6 на 4,9 мм; площадь — 22,54 мм²
- Напряжение питания: +5 В
- Корпус: 40-контактный керамический или пластмассовый DIP, 44-контактный PLCC и PQFP
Intel запатентовала мнемоники команд Z80 имел другие мнемоники и другой синтаксис.
Типы машинных циклов
- М1 — машинный цикл выбора кода команды.
- Чтение данных ЗУ.
- Запись данных в ЗУ.
- Чтение устройства ввода-вывода (порта).
- Запись устройства ввода-вывода (порта).
- Чтение стека.
- Запись стека.
- Машинный цикл обработки прерывания.
- Машинный цикл обработки прерывания.
- Машинный цикл прерывания из состояния останова.
Содержание
Конкуренты
Множество фирм, видя, как развивается микропроцессорная индустрия, также пытались выпускать аналогичные продукты, практически все из которых являлись копиями процессора i8080 с небольшими изменениями. В числе таких фирм были Zilog (со своим процессором Zilog Z80), MOS Technology (со своими процессорами MOS Technology 6502|6502), AMD (со своим процессором 8080A), также копиии i8080 производили Mitsubishi, National Semiconductor, NEC, Siemens и другие. Отечественным аналогом был микропроцессорный комплект серии КР580, в частности, микропроцессор КР580ВМ80А.
Специализированные микросхемы
Как и прежде, микропроцессор Intel 8080 поставлялся с дополнительными микросхемами. Для работы i8080 теперь требовалось только 6 специализированных микросхем, против 20 для i8008. Но Intel выпускала и множество дополнительных микросхем, которые могли использоваться с 8080. В зависимости от потребностей, процессор мог поставляться в комплекте со следующими микросхемами (чипсете):
- 8216 — приёмопередатчик, использовался для процессора 8080 с немультиплексными линиями адреса и данных,
- 8224 — генератор синхронизации,
- 8228/8238 — системные контроллеры, использовались для процессора 8080 с немультиплексными линиями адреса и данных,
- 8231 — арифметический сопроцессор,
- 8232 — процессор чисел с плавающей запятой, с поддержкой 32- и 64-битных чисел,
- 8251 — микросхема последовательного интерфейса,
- 8256 — микросхема многофункционального периферийного адаптера: PCI, TIMER, PPA
- 8253 — 3-канальный таймер/счётчик,
- 8255 — микросхема интерфейса с периферией (без ПЗУ),
- 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.
Устройство управления (УУ)
- Схема управления вырабатывает микрооперации необходимые для выполнения команды, и содержит регистр инструкций для приема кода команды первого байта поступающего в микропроцессор в третьем машинном такте в машинном цикле выборки кода команды и хранения этого кода на время выполнения.
- Дешифратор команд на ПЛМ. Для расшифровки кода команды и выработки микропроцессором в соответствии с защитой микропрограммы, вычислительной команды.
- Схема формирования машинных тактов (на основе счетчика с переменным коэффициентом пересчета 3¸5). Машинная команда занимает при этом от 1 до 5 машинных циклов.
- Схема выборки регистров — декодер. Представляет собой разряд кода команды, указывающей на номер регистра источника и приемника.
- Схема анализа переходов — анализирует регистр флагов F при выполнении команд условного перехода.
- Схема выдачи статус-байта на внешний регистр, позволяющая увеличить фактическое число управляющих сигналов в каждом машинном цикле ( за счет временного мультиплексирования на шине данных).
- Схема анализа запроса прерывания — работа микропроцессора в реальном масштабе времени и содержит тригер разрешения прерывания и тригер запрещения прерывания. Анализ наличия запроса происходит в последнем такте последнего машинного цикла текущей команды если прерывание разрешено командой EI.
- Схема анализа запроса шины. Обеспечивает режим работы ПДП - прямой доступ к памяти (DMA - Direct Memory Access).
- Схема анализа готовности, позволяющая микропроцессору работать с медленными устройствами. Во втором такте машинного цикла микропроцессор анализирует вход READY, если там 1 то выполняется третий машинный так, иначе микропроцессор начинает формировать такты ожидания (WAIT).
Регистры
Устройство управления (УУ)
- Схема управления вырабатывает микрооперации необходимые для выполнения команды, и содержит регистр инструкций для приема кода команды первого байта поступающего в микропроцессор в третьем машинном такте в машинном цикле выборки кода команды и хранения этого кода на время выполнения.
- Дешифратор команд на ПЛМ. Для расшифровки кода команды и выработки микропроцессором в соответствии с защитой микропрограммы, вычислительной команды.
- Схема формирования машинных тактов (на основе счетчика с переменным коэффициентом пересчета 3¸5). Машинная команда занимает при этом от 1 до 5 машинных циклов.
- Схема выборки регистров — декодер. Представляет собой разряд кода команды, указывающей на номер регистра источника и приемника.
- Схема анализа переходов — анализирует регистр флагов F при выполнении команд условного перехода.
- Схема выдачи статус-байта на внешний регистр, позволяющая увеличить фактическое число управляющих сигналов в каждом машинном цикле ( за счет временного мультиплексирования на шине данных).
- Схема анализа запроса прерывания — работа микропроцессора в реальном масштабе времени и содержит тригер разрешения прерывания и тригер запрещения прерывания. Анализ наличия запроса происходит в последнем такте последнего машинного цикла текущей команды если прерывание разрешено командой EI.
- Схема анализа запроса шины. Обеспечивает режим работы ПДП - прямой доступ к памяти (DMA - Direct Memory Access).
- Схема анализа готовности, позволяющая микропроцессору работать с медленными устройствами. Во втором такте машинного цикла микропроцессор анализирует вход READY, если там 1 то выполняется третий машинный так, иначе микропроцессор начинает формировать такты ожидания (WAIT).
Тайная повестка дня
«При написании бизнес-плана решили избегать термина «персональный компьютер», поскольку банкиры понятия не имели, что это такое», — вспоминает Фрассанито. «Таким образом, их первый продукт базировался на уже существующем устройстве. Но идея заключалась в том, чтобы создать первую фирму по производству персональных компьютеров».
Они построили терминал Datapoint 3300. Это дало CTC статус действующей компании, и можно было приступать к «настоящему» проекту, которым Рош был буквально одержим. Фрассанито вспоминает, как часами они спорили о том, как должен выглядеть и работать персональный компьютер. Рош имел привычку объясняться метафорами из классических произведений, таких как «Государь» Макиавелли, что вынуждало Фрассанито их читать.
Терминал Datapoint 3300 в естественной среде обитания
Чтобы рынок не испугался появления новой машины, CTC рекламировали её под видом устройства, которое заменит перфокартную IBM 029. Даже дисплей их ПК был уменьшен вдвое, чтобы походить на обыкновенную перфокарту IBM. Чтобы машина казалась привычной даже простым офисным служащим, её шрифт мимикрировал под оттиски печатной машинки IBM Selectric.
IBM 029
Однако корпус компьютера-прототипа страдал от перегрева. В конце 1969 и начале 1970-х годов инженеры CTC изучали способы уменьшения количества компонентов. Одной из идей было разместить плату CPU внутри небольшого чипа.
Выполнение команд в МП КР580ВМ80А 08080)
Каждая команда в МП выполняется на протяжении командного цикла. Командный цикл состоит из цикла выборки команды и цикла выполнения команды (рис. 5)
Продолжительность цикла выборки команды зависит от формата команды (количества байт в машинном коде команды). Команды занимают от одного до трех байт в программной памяти. Многобайтные команды хранятся в соседних ячейках памяти. Для выборки однобайтной команды (например, сложения содержимого аккумулятора А и регистра В-АDD В) необходимо одно обращение к памяти, для выборки трехбайтной команды (например, вызова подпрограммы по адресу АDDR - САLL АDDR) - три обращения. Продолжительность цикла исполнения команды зависит от способа адресации операндов. Так, при выполнении коман д с регистровой адресацией не нужно дополнительное обращение к памяти для чтения операнда, в командах с косвенной адресацией такое обращение необходимо. В связи с этим продолжительность командного цикла в МП i8080 различна для различных команд и определяется количеством обращений к памяти или к внешнему устройству. Интервал, на протяжении которого осуществляется одно обращение процессора к памяти или к внешнему устройству, определяется как машинный цикл М. Итак, командный цикл процессора состоит из некоторого количества машинных циклов (в зависимости от типа команды). В приведенном на рис. 5 примере цикл выборки состоит из двух машинных циклов (М1 и М2), а цикл исполнения - из одного машинного цикла (МЗ). В команде может быть от одного (для однобайтных команд с регистровой адресацией) до пяти (для трехбайтных сложных команд) машинных циклов.
Машинный цикл, в свою очередь, разбивается на некоторое количество машинных тактов T, на протяжении каждого из которых выполняется элементарное действие (микрооперация) в процессоре. Количество тактов в цикле определяется кодом команды и лежит в пределах от 3 до 5. Продолжительность такта задается периодом импульсов синхронизации и определяется как интервал времени между фронтами двух соседних импульсов последовательности F1 (рис. 6). Таким образом, командный цикл МП i8080 состоит из некоторого количества машинных циклов, а каждый машинный цикл - из определенного количества тактов, на протяжении которых выполняются те или иные элементарные действия в процессоре. В зависимости от действий, выполняемых МП, различают следующие типы машинных циклов:
- ВЫБОРКА (чтение первого байта команды);
- ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ (чтение второго и третьего байтов команды, чтение операнда);
- ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ;
- ЧТЕНИЕ СТЕКА;
- ЗАПИСЬ В СТЕК;
- ВВОД данных из внешнего устройства;
- ВЫВОД данных на внешнее устройство;
- ПРЕРЫВАНИЕ;
- ОСТАНОВ;
- ПРЕРЫВАНИЕ ПРИ ОСТАНОВЕ.
Каждый машинный цикл процессора идентифицируется байтом, называемым байтом состояния. Байт состояния выдается на шину данных в начале каждого машинного цикла и сопровождается одновременной выдачей сигнала SYNC на одноименный контакт БИС МП. Байт состояния несет информацию о последующих действиях процессора. Его можно запомнить по сигналу SYNC и сформировать такие управляющие сигналы, которые не удалось вывести в явном виде на контакты БИС МП из-за ограниченного количества контактов микросхемы.
Временная диаграмма машинного цикла ВЫБОРКА (ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ) для процессора i8080 показана на рис. 7, а цикл ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ - на рис. 8. Такты отсчитываются по передним фронтам последовательности F1, а микрооперации в каждом такте определяются передним фронтом последовательности F2. При тактовой частоте 2 МГц продолжительность такта равна 0,5 мкс.
Сигналы на линиях шин А15-А0 (D7-D0) изображены на рис. 7 на одной временной диаграмме в виде линий - L- и Н- уровень одновременно. Таким образом, на диаграмме указан лишь тип информации на шине, например присутствие на ней адреса или данных. Пунктирной линией обозначено высокоимпедансное состояние линий шин (2-состояние).
В первом машинном такте T1 на шину адреса (линии А15-А0) выдается адрес - содержимое указателя команд IР, если выполняется цикл ВЫБОРКА, или содержимое регистра-указателя адреса - если выполняется цикл ЧТЕНИЕ ПАМЯТИ. Вместе с тем на шину данных (линии D7-D0) выдается байт состояния, а также формируется сигнал SYNС на одноименном выводе БИС МП.
Во втором такте Т2 заканчивается поступление байта состояния и сигнала SYNC, продолжительность которых равняется одному такту. В машинном цикле ВЫБОРКА содержимое IР увеличивается для адресации следующего байта команды или следующей команды. В этом же такте устройство управления МП производит анализ сигналов на входах READY и HOLD, а также контроль выполнения команды останова HLT. Если память или внешнее устройство не готовы к обмену (READY = 0) вследствие того, что поступил запрос ПДП (HOLD = 1) или выполняется команда останова HLT, то обмен данными осуществляться не может, и процессор переходит в один из режимов - ожидание, захват шин или останов. В этих режимах осуществляется ожидание сигнала на протяжении нескольких тактов ожидания Tи количество которых определяется внешними сигналами. На рис. 7 в такте Т2 сигнал READY равняется логическому нулю, а в такте Tи - логической единице.
В такте ТЗ в зависимости от типа машинного цикла осуществляется обращение к памяти, стеку или внешнему устройству. В результате в МП вводится (см. рис. 7) или из него выводится (см. рис. 8) байт команды, адреса или данных. В зависимости от типа команды машинный цикл может содержать такты Т4 и Т5 (например, если для выполнения команды нужна обработка операндов). В последнем такте команды (ТЗ, Т4 или Т5) анализируется наличие сигнала запроса прерывания INT.
Если прерывание разрешено, то процессор переходит к машинному Циклу ПРЕРЫВАНИЕ.
Сегодня кажется простым и логичным развитие компьютеров, происходившее во второй половине XX в.: от громадных, занимающих несколько комнат, к настольным и портативным, и от дорогостоящих - к доступным каждой среднеобеспеченной семье. Однако в то время такой ход событий казался фантастичным, включая тех, кто имел непосредственное отношение к созданию компьютеров. По этому поводу часто цитируется сакраментальная фраза Томаса Уотсона (Tomas Watson) из компании IBM: "Я думаю, что в мире есть спрос, допустим, на пять компьютеров". И хотя это недальновидное высказывание относится к 1943 г., за последовавшие тридцать лет ситуация на компьютерном рынке изменилась незначительно. Например, компьютер IBM 701, созданный в 1953 г., был продан за три года количеством. девятнадцать экземпляров. Спрос рос медленно, например, компания DEC, ведущий производитель больших компьютеров в 60-х, свой знаменитый компьютер PDP-1 с монитором и клавиатурой реализовала количеством пятьдесят штук. Правда, стоил PDP-1 целых $120000. В 1965 г. DEC выпустила PDP-8, который весил 150 кг и в базовой конфигурации стоил $18000. Говорить о доступности подобных компьютеров широким массам не приходилось, для этого машинам предстояло стать по-настоящему персональными. Их путь к домашнему пользователю был тернист, а начался он только в 1973 г.
Высокая цена Intellec не позволяла им получить массовое признание. Однако этот минус имели и другие ПК. Как, например, французский Micral, созданный компанией R2E и поступивший в коммерческую продажу в апреле 1973 г. Он стоил 8500 французских франков (примерно $1300; согласно другим источникам, цена одного Micral составляла $1750), а внутри имел чип i8008 и 256 байт оперативной памяти (расширяемой до 1 Кб). Именно по отношению к Micral в прессе был впервые употреблен термин "микрокомпьютер". Micral первоначально создавался по заказу института I.N.R.A. (French National Institute for Agronomic Research), который не имел достаточно финансов, чтобы приобрести PDP-8. Во Франции за весь 1973 г. было продано 500 машин. Однако в США люди оказались не готовы платить более тысячи долларов за микрокомпьютер, отчего R2E не смогла закрепиться на американском рынке, хотя и провела там рекламную акцию. В 1974 г. для Micral написали программу-ассемблер, и машина в таком виде была продемонстрирована на National Computer Conference в Чикаго. Но дальше дела R2E не заладились, и в конце 70-х ее купила французская компания CII-Honeywell Bull, в результате чего образовалась дочерняя фирма Bull-Micral.
Еще одним первопроходцем был компьютер SCELBI-8H (сокращение от Scientific, Electronic and Biological), созданный американской фирмой SCELBI Computer Consulting. На суд публике он был представлен в конце 1973 г. Это был компьютер-"конструктор", т.е. пользователю предлагалось самому собрать систему из имевшихся в комплекте деталей. Такой комплект стоил $565 (по другим данным, $580). Было продано несколько сотен SCELBI-8H, но большего производителю добиться не удалось. Компьютер имел 1 Кб оперативной памяти (дополнительные 15 Кб можно было приобрести за $2760) и процессор i8008.
Как можно увидеть, главными препятствиями на пути к массовому потребителю для Intellec-8, Micral N и SCELBI-8H были: наличие малопроизводительного чипа i8008, высокая цена (верно для первых двух) и, что немаловажно, узость и непродуманность архитектуры. Altair 8800 выиграл потому, что имел более современный процессор i8080, низкую стоимость при покупке комплекта деталей для последующей сборки, системную шину S-100 Bus, ставшую на определенное время стандартом, и, конечно, интерпретатор Бейсика, который создали Билл Гейтс (Bill Gates) и Пол Ален (Paul Allen). Чуть ниже мы познакомимся с поистине увлекательной историей издания Altair 8800, но прежде упомянем еще два знаменательных микрокомпьютера 4 .
Вначале обязательно нужно упомянуть Kenbak-1 - некоторые считают его самым первым ПК. Он был спроектирован Джоном Бланкенбейкером (John Blankenbaker) и представлен компанией Kenbak Corporation в сентябре 1971 г. Однако на тот момент Intel еще не выпустила свой первый микрочип (i4004 был объявлен 15 ноября 1971 г.), а потому в Kenbak-1 нашла применение логическая микросхема TTL. Рабочая тактовая частота при этом приблизительно равнялась 1 МГц. Объем оперативной памяти составлял 256 байт. Отсутствие процессора и расширяемости не позволяет строго отнести Kenbak-1 к первым микрокомпьютерам, зато Kenbak-1 послужил образцом для других: он имел небольшие размеры, удовлетворял потребности учебных заведений, да и стоил относительно дешево - $750. Было создано и реализовано примерно 40 экземпляров Kenbak-1 (в основном, его приобретали школы и колледжи), что сегодня сделало этот компьютер необычайной редкостью.
C начала 70-х компьютерная индустрия развивалась быстрыми темпами. Еще в 1971 г. мир имел скромный i4004, а уже через три года компании получили возможность строить компьютеры на базе i8080. Именно этот чип стал ключом к успеху Altair 8800. Intel продавала i8080 за $300 малым оптом. Но Эд Робертс (Ed Roberts), президент MITS Incorporated (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) и создатель Altair 8800, смог договориться о покупке большой партии чипов за $75 каждый. Дешевизна объяснялась тем, что чипы были с "косметическими" дефектами поверхности, не влиявшими на производительность. Таким образом, Робертс смог добиться, чтобы его новый компьютер стоил не более $400. Но даже после такой выгодной сделки Робертсу необходимо было продать не менее 200 ПК, чтобы MITS не осталась в убытке.
В первоначальном варианте у Altair 8800 все платы соединялись между собой кабелями. Но затем Робертс придумал системную плату с гнездами, рассчитанными на установку 100-пиновых плат. В результате, пользователь мог добавлять по мере необходимости новые платы либо заменять старые. Такая архитектура называлась The Altair Bus, но потом стала известна как S-100 Bus. Мало кто знает, что своим появлением S-100 Bus обязана одному довольно неприятному инциденту. Когда самый первый Altair был готов, его послали посылкой Лесли Соломону (Leslie Solomon), техническому директору журнала Popular Electronics, доверившись железной дороге и агентству Railway Express. Но, как назло, Railway Express обанкротилась, началась забастовка ее рабочих, и посылка с Altair потерялась навсегда. Соломон же не мог отложить статью про Altair, потому при написании он воспользовался старыми схемами и фотографиями компьютера. Их-то и можно увидеть в январском номере Popular Electronics за 1975 г. Создавая новый вариант ПК, Робертс включил S-100 Bus в его конфигурацию.
После ряда статей в Popular Electronics компания MITS оказалась завалена заказами. Предполагая сбыть ну, скажем, хотя бы искомые 200 Альтаиров, MITS получила возможность реализовать в десять раз больше. В MITS не были подготовлены к такому спросу, однако заказчики готовы были ждать сколь угодно долго, не заботясь о возврате денег, даже ввиду просроченных MITS сроков поставки!
Безусловно, Altair 8800 не был совершенным персональным (домашним) компьютером. Вот почему, тщательно изучив его слабые стороны, Уильям Миллард (William Millard; основатель IMS Associates) создал компьютер Imsai 8080, который многие справедливо считают первым клоном в компьютерной индустрии. На самом деле, используя S-100 Bus, данный ПК был лишен многих недостатков Альтаира. Это касалось как технической стороны (например, для Imsai 8080 был выбран более мощный блок питания, а также более удобный и глубокий корпус, нежели корпус Optima у Altair 8800), так и визуальной (дизайн передней панели Imsai 8080 сделали коммерчески привлекательным: в Альтаире передняя панель имела железные маленькие переключатели для программирования компьютера с помощью бинарного машинного кода (положение "on" означало "1", а положение "off" - "0"). В Imsai 8080 использовали привлекательные пластиковые переключатели синего и красного цвета). Даже название "Imsai 8080" на корпусе выглядело профессиональнее и гораздо коммерчески выгоднее. На рынке Imsai 8080 появился в 1976 г., его цена в обоих вариантах ("конструктор" и "заводская сборка") была практически аналогичной цене Altair 8800.
В общем, Imsai 8080 являлся настоящим "киллером" Altair 8800, хотя в быстром закате компании MITS и ее продаже производителю дисковых накопителей Pertec 5 виноват комплекс разных причин. Однако и Altair 8800, и Imsai 8080 были продуктом своей эпохи, их успех только показал, что персональный (домашний) компьютер может иметь массовый спрос. Но будущее принадлежало другим ПК тем, что не предназначались для кропотливой сборки с паяльником в руке, не требовали дополнительной закупки самых необходимых компонентов (постоянной памяти, дисковых контроллеров, интерфейсных плат и т.п.) и предлагали при этом более простой способ работы с программным обеспечением. Во второй половине 70-х уровень развития микроэлектроники и, особенно, компьютерного программного обеспечения не позволял дать домашнему пользователю такой ПК. Вот почему Кен Олсен (Ken Olsen; основатель компании DEC) в 1977 г., т.е. после убедительного старта Altair 8800 и Imsai 8080, решительно заявил, что он не видит "причин, по которым кому-то захотелось бы иметь компьютер дома". Олсен, как известно, ошибся 6 , а появившиеся спустя несколько лет компьютеры Apple и IBM сформировали современный облик ПК. И уже в 1982 г. было продано 3,2 миллиона IBM PC, но это уже, как вы понимаете, другая страница в истории персональных компьютеров.
Юрий ДРОЗДОВ
1 Был объявлен в апреле 1972 г. Выполнял 0,06 миллиона операций в секунду и содержал 3500 транзисторов. Тактовая частота - 200 кГц. Адресуемая память - 16 Кб.
2 Был объявлен в апреле 1974 г. Выполнял 0,64 миллиона операций в секунду и содержал 6000 транзисторов. Тактовая частота - 2 МГц. Адресуемая память - 64 Кб. По сравнению с i8008, его производительность возросла в десять раз, а количество микросхем уменьшилось с 20 до 6.
3 Получив лицензию на использование i8080, немецкая компания Siemens в 1978 г. произвела компьютер SME (Siemens Microcomputer Entwicklungssystem), являвшийся клоном Intellec Series 2 MDS. Вторая версия SME базировалась на чипе i8085 с тактовой частотой 4 МГц.
4 В статье не рассматриваются те компьютеры 1971-1974 гг., чья цена превышала самые смелые ожидания домашнего пользователя. Так, компьютер HP-9830 (производства Hewlett-Packard), выпущенный в декабре 1972 г., оценивался в $6000. Конечно, позиционировались они как "профессиональные", но внутри у них стоял все тот же i8008. Не забудем и про вес этих машин. HP 9830, например, весил 21 кг.
5 В Pertec посчитали, что название Altair всегда будет ассоциироваться с эпохой "любительских компьютеров", а потому, строя амбициозные планы, отказались от использования легендарного названия, и брэнд Altair исчез с рынка.
6 Возможно также, что таким заявлением Олсен попытался уверить клиентов DEC в незыблемости позиций "больших" компьютеров на фоне растущей популярности "малых" ПК. Однако позднее, желая реабилитироваться, Олсен объяснял, что в 1977 г. имел в виду не обычный домашний ПК, а концепт компьютера будущего, который контролировал бы все аспекты жизни человека в его доме.
Состав операционного блока
Регистр флагов
Регистр флагов (F) используется для хранения признаков. Его содержимое:
7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
S | Z | AC | P | CY |
При этом содержимое битов: CY — бит переноса/заема. Если перенос был, то этот бит устанавливается в 1. P — признак четности количества единиц результата. Если количество четное, то он равен 1. AC — признак переноса из 3 разряда в 4. Если такой перенос имел место быть, то значение этого бита устанавливается в 1. Z — признак нулевого результата. Интересная его особенность заключается в том, что он равен 0 если результат ненулевой, и равен 1 если результат нулевой. S — признак отрицательного результата. Бит равен 1 при отрицательном результате и 0 при положительном.
Специализированные микросхемы
Как и прежде, микропроцессор Intel 8080 поставлялся с дополнительными микросхемами. Для работы i8080 теперь требовалось только 6 специализированных микросхем, против 20 для i8008. Но Intel выпускала и множество дополнительных микросхем, которые могли использоваться с 8080. В зависимости от потребностей, процессор мог поставляться в комплекте со следующими микросхемами (чипсете):
- 8216 — приёмопередатчик, использовался для процессора 8080 с немультиплексными линиями адреса и данных,
- 8224 — генератор синхронизации,
- 8228/8238 — системные контроллеры, использовались для процессора 8080 с немультиплексными линиями адреса и данных,
- 8231 — арифметический сопроцессор,
- 8232 — процессор чисел с плавающей запятой, с поддержкой 32- и 64-битных чисел,
- 8251 — микросхема последовательного интерфейса,
- 8256 — микросхема многофункционального периферийного адаптера: PCI, TIMER, PPA
- 8253 — 3-канальный таймер/счётчик,
- 8255 — микросхема интерфейса с периферией (без ПЗУ),
- 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.
Intel получает права на 1201
«Рош говорил, что идея напечатать целый компьютер на чипе поразительна и инновационна. Он был убежден, что нельзя никому отдавать права на эту разработку» — вспоминает Фрассанито. «Но они сказали: зачем тратить 50 000 долларов на продукт, который мы не будем использовать? Это было одно из худших бизнес-решений в компьютерной истории».
4004 попал в каталог Intel в ноябре 1971 года и стал первым в истории коммерческим микропроцессором. 1201, переименованный в 8008, появился на рынке в апреле 1972 и продавался по цене 120 долларов за штуку. В отличие от 4004, 8008 мог использовать стандартную оперативную память и ПЗУ. Поскольку чип не составлял конкуренции производителям компьютеров, санкций с их стороны не последовало. Руководство Intel выдохнуло с облегчением.
В том же 1972 году Рошу, Рэю и Фрассанито был выдан Патент №224,415 на создание Datapoint 2200. Фактически это позволяет считать их создателями первого в мире ПК.
В 1974 году Intel выпустила чип 8080, основанный на той же архитектуре, что и 8008. Инженеры CTC поделились с Intel экспертизой, полученной во время работы над Datapoint 2200 II. Новый 40-контактный корпус позволил сократить количество вспомогательных микросхем.
Последовавшие за 8080 процессоры «основали» династию x86, а окончательно утвердил их на троне IBM PC 1981 года. Таким образом, любой современный персональный компьютер может считаться потомком Datapoint 2200.
«Я смотрю на современные ПК и вижу в них призрак той самой первой машины. Он таится внутри, среди множества новых штучек и новых регистров», — Виктор Д. Пур, бывший исполнительный директор CTC.
Intel заработала на своей линейке x86 миллиарды долларов. Что касается CTC, в конце 1972 года она была переименована в Datapoint. Некоторые инженеры, работавшие над Datapoint 2200, позже участвовали в создании первой коммерческой локальной сети — ARCnet (1977 год). К 1980-ом Datapoint пришла в упадок. Как и многие другие компании, выпускающие мини-компьютеры, она оказалась не в состоянии конкурировать с более дешевыми производителями ПК — по иронии судьбы, прямыми потомками их детища. Компания Datapoint была окончательно упразднена в 2000 году.
Рош погиб в автомобильной катастрофе в 1975 году, Рэй скончался в 1987-ом, а Нойс — в 1990-ом. Фрассанито ушел из Datapoint и открыл собственную фирму в 1975-ом.
А Datapoint 2200 ни дня не использовался в качестве замены IBM 029.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Описание
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 устройствах управления уличным освещением и светофорами.
Сигналы микропроцессора
Сигнал системного сброса (RESET) формируется при сбросе и при включении питания. PC¬0000h — стартовый адрес. После включения питания (PC)®ША, и делает DBIN, а (PC) увеличивается на 1. DBIN — микропроцессор формирует когда выполняет команду чтения памяти или устройств ввода-вывода. WR — запись, формируется при записи в память или в порты. READY — поступает от внешнего устройства, информируя микропроцессор о том, что устройство готово к обмену. Микропроцессор во втором такте тестирует этот вход и если там 0 (not ready), то микропроцессор не формирует МТЗ, а начинает формировать машинные такты ожидания. WAIT — выходной сигнал, который формирует микропроцессор обнаружив на входе READY — 0. В последующих версиях микропроцессоров этого сигнала нет. INT — запрос на прерывание, поступает от внешнего устройства, запрашивающего от микропроцессора программный обмен. При наличии запроса формируется INTE, цель которого сформировать начальный адрес обработки прерывания. HOLD — запрашивает сигнал от внешнего устройства. HLDA — подтверждает захват шины, при этом на шине адреса устанавливается Z-состояние. Сигналов, формируемых микропроцессором не достаточно, поэтому в каждом машинном цикле в первом такте микропроцессор формирует сигнал SYNC, а не шину данных сбрасывает BS-байт состояния, который поступает к системному контролеру и декодируется.
На сцене появляется Intel
В 1970 году Фрассанито сопровождал Роша на встрече с главой Intel Бобом Нойсом. Они пытались склонить Intel, тогда еще совсем молодую компанию, производящую микросхемы памяти, к созданию процессорных чипов. Рош предложил Нойсу разработать революционный чип за свой счет, а затем поставлять его всем желающим, включая CTC.
«Нойс был заинтригован и сказал, что Intel может этим заняться. Однако шаг потенциально глупый», — вспоминает Фрассанито. «Он сказал: имея процессор, можно продавать по одному чипу для каждого компьютера. А микросхемы памяти продаются сотнями». Тем не менее, Нойс согласился разработать чип за $50000.
Роберт Нойс, сооснователь Intel
По их словам, этот страх держался вплоть до 1973 года. Работа над чипом для CTC под названием 1201 и вовсе была заморожена летом 1970-го после того, как CTC предпочли ему плату ЦП на TTL-схемах.
В Intel никто особенно не удивился этому решению. Архитектура процессора CTC «могла занять до 16000 байт памяти, а если вы и так тратите кучу денег на память, то нет смысла экономить плюс-минус 50 долларов на процессоре, перемещая его из TTL». К 1972 году стоимость памяти слегка упала, 16 КБ на тот момент стоили порядка 1280 долларов (около 6700 долларов на современные деньги).
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Сигналы микропроцессора
Сигнал системного сброса (RESET) формируется при сбросе и при включении питания. PC¬0000h — стартовый адрес. После включения питания (PC)®ША, и делает DBIN, а (PC) увеличивается на 1. DBIN — микропроцессор формирует когда выполняет команду чтения памяти или устройств ввода-вывода. WR — запись, формируется при записи в память или в порты. READY — поступает от внешнего устройства, информируя микропроцессор о том, что устройство готово к обмену. Микропроцессор во втором такте тестирует этот вход и если там 0 (not ready), то микропроцессор не формирует МТЗ, а начинает формировать машинные такты ожидания. WAIT — выходной сигнал, который формирует микропроцессор обнаружив на входе READY — 0. В последующих версиях микропроцессоров этого сигнала нет. INT — запрос на прерывание, поступает от внешнего устройства, запрашивающего от микропроцессора программный обмен. При наличии запроса формируется INTE, цель которого сформировать начальный адрес обработки прерывания. HOLD — запрашивает сигнал от внешнего устройства. HLDA — подтверждает захват шины, при этом на шине адреса устанавливается Z-состояние. Сигналов, формируемых микропроцессором не достаточно, поэтому в каждом машинном цикле в первом такте микропроцессор формирует сигнал SYNC, а не шину данных сбрасывает BS-байт состояния, который поступает к системному контролеру и декодируется.
Особенности микропроцессора i8080
По сравнению с i8008 процессор i8080 позволяет адресовать больше памяти и располагает дополнительными инструкциями. Скорость выполнения инструкций возросла в десять раз. Если сложение на i8008 требует 20 мкс, что составляет 50000 оп./сек, то аналогичная операция на i8080 занимает всего 2 мкс, что соответствует 500000 оп./сек. Поскольку i8080, в отличие от i8008, является TTL-совместимым 13, интерфейсы вычислительных систем на базе i8080 становятся проще и дешевле. Адресное пространство, расширенное в четыре раза, составляет теперь 64 Кбайт. Можно считать, что эпоха микропроцессоров началась именно с i8080, благодаря предпринятым в нем улучшениям. Кстати, в 1974 г. фирмой MITS был выпущен первый персональный компьютер Альтаир 880014. Номер 8800 в названии отражает наличие процессора i8080, что не нарушало авторских прав корпорации Intel. Для этого компьютера были написаны транслятор с языка ассемблера и интерпретатор языка Basic. Ассемблер был разработан корпорацией Digital Research, которая в дальнейшем выпустила операционную систему DR-DOS, а автором интерпретатора Basic является Билл Гейтс, в будущем основатель корпорации Microsoft.
Содержание
Состав операционного блока
Конкуренты
Множество фирм, видя, как развивается микропроцессорная индустрия, также пытались выпускать аналогичные продукты, практически все из которых являлись копиями процессора i8080 с небольшими изменениями. В числе таких фирм были Zilog (со своим процессором Zilog Z80), MOS Technology (со своими процессорами MOS Technology 6502|6502), AMD (со своим процессором 8080A), также копиии i8080 производили Mitsubishi, National Semiconductor, NEC, Siemens и другие. Отечественным аналогом был микропроцессорный комплект серии КР580, в частности, микропроцессор КР580ВМ80А.
Регистры
Дебют 2200
Настольный персональный компьютер CTC на базе TTL, получивший название Datapoint 2200, был представлен публике в 1970 году. В качестве устройства хранения в нем использовались кассеты. На них помещалось до 130 КБ данных. Еще 8 КБ были отведены под внутреннюю память. Первым покупателем ПК 25 мая 1970 года стала компания General Mills. В общей сложности они закупили 40 устройств.
Datapoint 2200
В лучших традициях маркетинговой модели IBM машины сдавались в аренду: 168 долларов в месяц за машину с 8КБ памяти и 148 долларов — за 2КБ. Модемы продавались отдельно и стоили 30 долларов в месяц. ОЗУ не было, поэтому для внутренней памяти устройство использовало рециркуляционную память MOS.
Аарон Голдберг, в 1970-х годах работавший в IDC, а ныне вице-президент Ziff Davis Media Market Experts, отзывается о Datapoint 2200 как об одном из первых однопользовательских миникомпьютеров того же класса, что и IBM 5320. По его словам, это были продукты промышленного уровня. Они могли потеснить на этом рынке мэйнфреймы.
Рекламный плакат Datapoint
Надо сказать, руководство CTC вело переговоры не только с Intel. Другая компания, Texas Instruments Inc, также разрабатывала для них чип 1201. Но поставленный в 1970-1971 году чип 1201 от TI был неработоспособен, и проект свернули. Это была роковая случайность. TI использовала раннюю спецификацию, разработанную для CTC корпорацией Intel, но не учла того, что в ней могут быть ошибки.
Рабочий чип Intel 1201 был представлен CTC в конце 1971 года. К тому времени CTC уже вовсю работала над Datapoint 2200 II, который был бы намного быстрее и поддерживал жесткий диск. Однако руководство CTC сочло, что 1201 морально устарел. Общим голосованием Роша отстранили от проекта. Фрассанито вспоминает, как Рош побледнел от ужаса, узнав об этом решении. Интеллектуальная собственность на 1201 полностью перешла к Intel.
Условная схема микропроцессора 8080
Регистр флагов
Регистр флагов (F) используется для хранения признаков. Его содержимое:
7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
S | Z | AC | P | CY |
При этом содержимое битов: CY — бит переноса/заема. Если перенос был, то этот бит устанавливается в 1. P — признак четности количества единиц результата. Если количество четное, то он равен 1. AC — признак переноса из 3 разряда в 4. Если такой перенос имел место быть, то значение этого бита устанавливается в 1. Z — признак нулевого результата. Интересная его особенность заключается в том, что он равен 0 если результат ненулевой, и равен 1 если результат нулевой. S — признак отрицательного результата. Бит равен 1 при отрицательном результате и 0 при положительном.
Читайте также:
- Как установить вентилятор на процессор телевизора самсунг
- Как скопировать с диска на компьютер виндовс 7
- Герои 3 требуют как минимум 5 мб на этом диске
- Agestar как подключить жесткий диск
- Можно ли разгонять процессор с индексом f