| 9.3. ZILOG Z80-System (in der DDR U880) |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 03.02.08 14:43:56 |
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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. |
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1. Z80-Einplatinenrechner und
Minimalkonfiguration 2. Z80 CPU 3. Z80 PIO 4. Z80 SIO 5. Z80 CTC 6. Z80 DMA 7. Z80-System sowie Peripherie - Block- und Pinbeschaltung 8. Verwandte Themen |
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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:
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zum aktuellen Geschehen um den Prozessor der
Prozessoren
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Z80 sowie 8-Bit Kompatible praktisch
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| 1. Z80-Einplatinenrechner |
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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. |
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Z80 CPU - Central Processing Unit (Zentrale Verarbeitungseinheit) |
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Z80 PIO - Parallel Input/Output-Unit (Parallele Ein-/Ausgabeeinheit) |
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Z80 SIO - Serial Input/Output-Unit (Serielle Ein-/Ausgabeeinheit) |
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Z80 CTC - Counter/Timer-Ciruit (Zähler/Zeitgeber-Einheit) |
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Z80 DMA - Direct Memory Access Controller Unit (direkte Speicherzugriffseinheit) |
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Z80 in Minimalkonfiguration |
| 2. Z80 CPU |
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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. |
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Blockschaltbild sowie Befehlsliste und technische Einsatzbedingungen der Z80 CPU |
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Hauptspeicheraufteilung Z80 |
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Z80 CPU ist der Mikroprozessor des Z80 Systems, verwaltet Adressen, Daten, führt Befehle aus berechnet Werte, kann Bits manipulieren |
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kann nur vom Z80 DMA kurzzeitig von der Verwaltung des gesamten Busses herausgelöst werden |
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alle anderen Bausteine werden über den Prozessor programmiert und periphere Bausteine durch sein Logik gesteuert |
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effektive Interrupt- sowie Stapelverarbeitung |
| 3. Z80 PIO |
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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. |
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Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen der Z80 PIO |
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Z80 PIO ist der frei programmierbare Parallel-Ein/Ausgabe-Baustein des Z80-Systems |
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zwei Kanäle zu je 8 Bit können wahlfrei (auch bitweise) und unabhängig voneinander programmiert werden |
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mehrere Bausteine sind via Adress-Logik kaskadierbar (max. jedoch 128 Bausteine im Gesamtsystem) |
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jeder Kanal verfügt über ein separate Interrupt-Logik, wobei Kanal A jedoch grundsätzlich die höhere Priorität besitzt |
| 4. Z80 SIO |
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Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen der Z80 SIO |
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Z80 SIO ist der frei programmierbare Seriell-Ein/Ausgabe-Baustein des Z80-Systems |
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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) |
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Funktion und Programmierung der beiden Kanäle ist nicht voll identisch - Port A kann "mehr" |
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mehrere Bausteine sind via Adress-Logik kaskadierbar (max. jedoch 128 Bausteine im Gesamtsystem) |
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jeder Kanal verfügt über ein separate Interrupt-Logik, wobei Kanal A jedoch grundsätzlich die höhere Priorität besitzt |
| 5. Z80 CTC |
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Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen des Z80 CTC |
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Z80 CTC ist der frei programmierbare Zähler/Zeitgeber-Baustein des Z80-Systems |
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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 |
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vier Kanäle können unabhängig voneinander funktional programmiert werden, auch eine gemischte Betriebsart der einzelnen Kanäle ist realisierbar |
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die elektrische Außenbeschaltung der Kanäle ist nicht identisch, Kanal 3 fehlt der Ausgang für den Nulldurchgang |
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die vier Kanäle jeweils in sich und mehrere Bausteine sind via Adress-Logik kaskadierbar (max. jedoch 128 Bausteine im Gesamtsystem) |
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dies reduziert die praktische Kaskadierbarkeit für mehrere CTC-Bausteine auf drei Kanäle |
| 6. Z80 DMA |
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Blockschaltbild, Programmierung und technische Einsatzbedingungen des Z80 DMA |
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Z80 DMA ist der Direktspeicher-Zugriffs-Controller - der ermöglicht den Datenaustauch von Speicherbreich zu Speicherbereich bzw. den von der Peripherie zum Speicher und/oder umgekehrt unter Freilassung der CPU |
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kann nur kurzzeitig die BUS-Herrschaft vom Prozessor übernehmen - dabei werden keine logischen oder arithmetischen Operationen unterstützt |
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er realisiert einen schnellen Datenaustausch zwischen Speicher und Peripherie unter Umgehung der für diese Operationen "langsamen" CPU |
| 7. Z80-System und Peripherie - Block- und Pinbeschaltung |
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Funktionsübersicht Z80-CPU
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... und hier die Anschlussbelegungen
fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum
Download |
Funktionsübersicht Z80-PIO
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... und hier die Anschlussbelegungen
fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum
Download |
Funktionsübersicht Z80-SIO
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Funktionsübersicht Z80-CTC
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... und hier die Anschlussbelegungen
fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum
Download |
Funktionsübersicht Z80-DMA
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... und hier die Anschlussbelegungen
fehlerfrei als DIGCAD 4.0 Zeichnungen - gepackt als ZIP-Archiv zum
Download |
| 8. Verwandte Themen |
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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. | |||||||||||||||
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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha | © Frank Rost im Oktober 1998 |
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... 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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Diese Seite wurde ohne Zusatz irgendwelcher Konversationsstoffe erstellt ;-) |
