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