Z80 Section

Bei der Entwicklung des NDR-Klein-Computers hat sich Rolf-Dieter Klein zunächst auf den Mikroprozessor Z80 der Firma Zilog konzentriert und basierend auf diesem Prozessor die ersten Single Board Computer (Einplatinencomputer SBC) erstellt. Daraus entstanden die Platinen SBC1 und SBC2, bei denen der Speicher auf der gleichen Platine untergebracht ist wie der Mikroprozessor. Später folgte die Vollausbau-CPU, die einen vollständigen Speicherausbau auf getrennten Platinen ermöglicht.

Der Z80 Mikroprozessor wurde von Zilog im Jahre 1976 auf den Markt gebracht und ist von Lizenznehmern der Prozessorarchitektur bis heute lieferbar. Gegenüber anderen derzeit verfügbaren Mikroprozessoren war der Z80 sehr fortschrittlich. Neben einer einfachen Spannungsversorgung (+5V) bot er eine Steuerung für den Refresh von günstigen dynamischen RAM-Bausteinen, eine ausgefeilte Interrupt-Logik und viele interne Register (einige davon 16 Bit) zu einem günstigen Preis. Andere Mikroprozessoren mussten durch viele Spezialbausteine ergänzt werden, um ähnliche Funktionalitäten bieten zu können.

Der Z80 Mikroprozessor wurde in sehr vielen komerziellen Geräten aus der Home-Computer Zeit un in Videospielen verwendet: Sinclair ZX-Reihe, Sharp MZ-Serie, Schneider CPC-Serie, MSX-Computer, NASCOM und vielen anderen. Im Commodore C128 und im Apple II wurde er als Zweitprozessor eingesetzt, um diese Geräte für das Betriebssystem CP/M tauglich zu machen.

Varianten und Klone

Anfänglich konte der Z80 mit einer Taktfrequenz von 2,5 MHz betrieben werden. Später folgten die Versionen Z80A (4 MHz), Z80B (6 MHz) und Z80H (8 MHz). Heute werden "originale" Z80 Prozesseoren zum Beispiel von der Firma Sharp in CMOS-Technik gefertigt und bieten eine Taktfrequenz von bis zu 20 MHz (Z84C0020). In der DDR wurde ein Klon des Prozessors unter dem Namen U880 entwickelt und dort unter anderem in den Computern des VEB Robotron eingesetzt.

Aufbau und Befehlssatz

Die Z80CPU stellt neben dem 8-Bit Accumulator die Register B,C,D,E,H und L zur Verfügung, die sich je nach Op-Code auch in Gruppen als 16-Bit Register BC, DE und HL verwenden lassen. Der Registersatz ist intern doppelt ausgelegt (A',B',C',D',E',H',L'). Mit einem Befehl konnten die beiden Registersätze ausgetauscht werden um so zum Beispiel die Registerinhalte im Hauptprogramm bei der Abarbeitung einer Interrupt-Routine schnell sichern zu können.

Neben diesen Registern stellt der Z80 zwei Indesregister IX und IY zur Verfügung, mit denen recht einfach Verarbeitungen von Tabellenstrukturen möglich sind. Sehr hilfreich sind auch die Blockbefehle, mit denen ganze Speicherbereiche mit nur einem Befehl gelesen, beschrieben, kopiert und verglichen werden können.

Wegen der unvollständigen internen Befehlsdekodierung lassen sich praktisch auch alle Opcodes nutzen, die in der originalen Dokumentation von Zilog nicht dokumentiert waren. Besonders interessant sind hier die Befehls-Prefixe &CB, &DD, &ED, &FD, &DDCB, &FDCB. Mit einigen der nicht dokumentierten Befehle lassen sich die Index-Register IX und IY wie einzelne 8-Bit Register (IXL, IXH, IYL und IYH) ansprechen.

Peripheriebausteine

Passend zum Z80 Mikroprozessor entwickelte Zilog eine Reihe von zusätzlichen Bausteinen, die für die Steuerung der Peripherie eines Computers zuständig sind. Die wichtigsten Peripheriebausteine sind Z80PIO (Parallele Eingabe und Ausgabe), Z80SIO (serielle Eingabe und Ausgabe), Z80DMA (Direct Memory Access) und Z80CTC (Zeitgeber und Zähler).

Z80 Bausteine

Rest In Peace - Z80

Am 15. April 2024 gab Zilog eine Pressemitteilung heraus, dass neue Bestellungen nur noch bis zum 14. Juni 2024 angenommen werden.

Federico Faggin, der zuvor schon bei Intel die Entwicklung der Mikroprozessoren 4004, 8008 und 8080 geleitet hatte, verließ Intel im Oktober 1975 und gründete seine eigene Firma Zilog. Das Ziel war, einen zum 8080 kompatiblem Mikroprozessor zu entwickeln, der besser und günstiger ist. Schon im Januar 1976 war die Entwicklung abgeschlossen Die ersten Prozessoren wurden von der Firma Mosten gefertigt und im März 1976 ausgeliefert. Offizieller Verkaufsstart war im Juli 1976 bei einem Preis von 25 $. Nach kurzer Zeit überstiegen die Verkäufe des Z80 die des 8080 und 8085 von Intel.

Der Z80 kam in den 80er Jahren in vielen Mikrocomputersystemen zum Einsatz, zum Beispiel Tandy TRS80, Osborne I, Kaypro II, Sinclair ZX80, ZX81 und ZX Spectrim, Amstrad CPC und PCW, Gameboy, Sega Master System und Game Gear, MSX Computer, Commodore 128, Arcade-Maschinen in Spielhallen und viele weitere nicht so bekannte Computersysteme.

Durch die bessere Struktur und den umfangreichen Befehlssatz konnte der Z80 bei 2,5 MHz die Konkurrenten 8080 und 6502 übertreffen, in vielen Anwendungsfällen war der Z80 sogar dem ersten 16 Bit Prozessor Intel 8088 überlegen.

Die Geschichte des Z80 endet hier nicht. Ein moderner kompatibler SOC namens eZ80 wird weiter produziert und gestattet die Ausführung von bereits vorhanden Z80 Programmen.