Índices:
El camino al O.P.
Historia de la Informática
El padre de los procesadores fue Federico Faggin, diseñador principal de
Intel
para los
4004,
8008 y
8080. Nacido en la ciudad de Vicenza,
en Italia, en el año 1941, estudió electrónica en su ciudad acabando como el mejor
alumno del centro, y pasó a trabajar en Olivetti, donde diseña un ordenador experimental
con 4Kb de memoria de núcleos magnéticos. Siguió en Italia como profesor en la Universidad
de Padua, donde también estudió Física acabando con sobresaliente cum-laude, y luego
alcanzando un doctorado. En 1967 pasa a
SGS-Fairchild (ahora
STMicroelectronics), donde desarrolló el proceso de fabricación
MOS
(Metal Óxido Semiconductor) y diseñó los dos primeros circuitos integrados comerciales
de la SGS.
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| Faggin y Tom Klein trabajando
en SGS en 1967 (fuente: computerhistory.org) |
En 1968 emigra a los Estados Unidos, continua en el centro de desarrollo de
Fairchild
Semiconductors en Palo Alto, California, desarrollando la tecnología MOS de
puertas de silicio auto-alineadas, diseñando el primer circuito integrado comercial
MOS de la historia, el
Fairchild 3708, un multiplexor analógico de 8 bits.
Luego desarrolló procesos de canal-P y canal-N, trabajando con CMOS y BiCMOS, lo
que posibilita el desarrollo de los chips LSI y VLSI, siendo el primero en fabricar
a gran escala chips fiables de alta velocidad, a bajo coste. Siguió trabajando en
el desarrollo de memorias RAM.
En 1970 pasa a
Intel, en ese momento un fabricante de memorias RAM dinámicas
(único departamento para el que no desarrolló nada Faggin), en la que dirigió el
diseño físico del primer microprocesador comercial de la historia, el
Intel 4004
de 4 bits, junto a sus chip de apoyo. Durante 1971-72 dirigió el equipo que diseñó físicamente
el primer microprocesador comercial de 8 bits, el
Intel 8008. Luego entre 1972-74
diseñó la arquitectura y supervisó el diseño del
Intel 8080, el primero de
8 bits con potencia suficiente para fabricar ordenadores personales. Fue el responsable
de fabricar para Intel mas de 25 chips diferentes, incluyendo la primera RAM estática
de alta velocidad, la
Intel 2102A de 1024 bits (128bytes) de capacidad, que solo necesitaba
5V para su funcionamiento.
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| Arquitectura interna
(fuente: Appaloosa) |
En 1974, una vez completado el desarrollo y puesto en producción el 8080, abandona
Intel y funda su propia empresa,
Zilog, donde trabaja dos años para sacar
al mercado el procesador de 8 bits mas popular de la historia, ya que es el procesador
de 8 bits que mas cantidad de máquinas diferentes han usado, y del que mas unidades se han vendido nunca.
El
Z80 es un procesador
compatible a nivel de código con el 8080 (no
hace falta volver a compilar el programa para que funcione), aunque lo mejora ampliamente,
por lo que fue rápido adaptar programas diseñados para el 8080, como el
CP/M,
y desbancó rápidamente al 8080 del mercado. Según la publicidad de Zilog, el Z80
tenía una serie de mejoras fundamentales sobre el Intel 8080:
- Alimentación única de 5 voltios, el 8080 necesitaba tres.
- Usaba un único reloj a 5voltios, contra los dos del 8080 a 12voltios, y
además era mas rápido, 400ns contra 500ns.
- Necesidad de menos circuitos auxiliares, tanto para la generación de la
señal de reloj como para el enlace con la memoria y la Entrada/Salida, incluyendo
internamente un registro específico para el refresco de las memorias RAM dinámicas.
- Disponía de 3 niveles de manejo de interrupciones incluyendo una NMI, en
contra de la única del 8080.
- Un conjunto de instrucciones mejorado (el 8080 disponía de 78, el Z80 de
158), con mas modos de direccionamiento (11 contra los 7 del 8080), lo que hacia
que los 244 op-codes del 8080 se convirtieran en 696 en el Z80.
- Entre las nuevas instrucciones destacaba las de manejo rápido de la memoria,
con movimiento de bloques, E/S de bloques y búsqueda de bytes, y nuevas instrucciones
de manipulación de bits.
- A nivel de registros de trabajo pasaba de 8 a 17, para alcanzar un total
de 24 registros, añadía nuevos registros índice IX e IY, junto a nuevas instrucciones
para su manejo, y una característica nueva, disponía de dos bancos de registros
gemelos, aunque solo podía trabajar con uno, pero podían ser intercambiarlos
de forma rápida para acelerar la respuesta a interrupciones.
- Era más barato que el Intel 8080.
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| Anuncio comparativo Intel
8080 / Zilog Z80 (fuente:swtpc.com) |
Las primeras versiones funcionaban a 2,5 MHz, pero la versión más utilizada fue
el Z80A que trabajaba normalmente a 3'58 MHz (un cuarto de la frecuencia de las pantallas del momento), aunque
su velocidad real alcanza los 4 MHz. En la actualidad Zilog sigue fabricando versiones
del Z80, tanto las originales como mejoradas, llegando algunas hasta los 20Mhz.
El Z80 fue usado en muchísimas máquinas de 8 bits en las que se podía usar el
CP/M, como el Radio Shack
TRS-80,
Osborne 1, o
Kaypro, los
Sinclair
ZX80, ZX81 y
ZX Spectrum, o toda la gama
MSX (MSX1,
MSX2, MXS2+ y Turbo-R),
Tatung Einstein, la gama
Amstrad CPC y Amstrad
PCW, los colegios de Norruega usaban el
Tiki 100. Se desarrollaron
placas de ampliación con un Z80 para que ordenadores como el
Apple II, el
Commodore 64 o el
BBC Micro usaran CP/M. El
Commodore 128 incluía
un segundo procesador Z80 para poder usar CP/M. Muchas placas recreativas, así como
las consolas
Sega Master System y
Sega Game Gear usaban como procesador
principal el Z80, y muchas recreativas y consolas como la
SNK Neo-Geo y la
Sega Mega Drive usan un Z80 como procesador para el sonido. Las
Nintendo
Game Boy y
Game Boy Color utilizan una variante del Z80 fabricada por
Sharp, y muchas calculadoras gráficas programables de Texas Instruments como las
TI-82, TI-83, TI-85 y TI-86 usan una versión clónica fabricada por
NEC. También se ha usado mucho en sistemas embebidos, como muchos terminales serie
y otros dispositivos electrónicos, ya que había mucha información sobre su uso y programación.
Zilog licenció como segundas fuentes a
Mostek y
SGS. A nivel de clónicos
lo fabricaron
Sharp,
NEC y
National.
Hitachi fabricó
una versión con tecnología CMOS mejorada, cuya segunda fuente fue la propia Zilog.
Clones sin licencia se fabricaron en la República Democrática Alemana (
U880),
en Rumanía (
MMN80), y varios en Rusia (como el
T34).