Zilog Z180

A Zilog Z180 egy 8 bites mikroprocesszor-család, a Z80 CPU utódja. Ezt a processzort 1985-ben tervezték a Hitachi megrendelésére és eredetileg HD64180 jelöléssel került forgalomba. Később a Zilog cég változatlan felépítéssel Z180 néven folytatta a forgalmazást.

Zilog Z180
Gyártó	Zilog
Előd	Zilog Z80
A Wikimédia Commons tartalmaz Zilog Z180 témájú médiaállományokat.

Egy korai Z180 processzor PLCC tokozásban (újabban a kisebb QFP és LQFP használata jellemző)

Z8S180.

A Z80-as processzorral teljes mértékben kód-kompatibilis, ezáltal változtatás nélkül futtatható az arra írt hatalmas programkészlet.^[1]

A Z180 család jellemzői a magasabb teljesítmény és a processzor mellé integrált perifériák és perifériális funkciók, mint pl. az órajelgenerátor, 16 bites számlálók és időzítők, megszakításvezérlő, várakozási állapot-generátorok, soros portok és DMA vezérlő^[2]

A DMA vezérlő külön író és olvasó engedélyezőjeleket (strobes) használ, és az időzítése hasonlít a Z80 és Intel processzorokéhoz.^[3] A csipbe épített memóriakezelő egység (MMU) 1 MiB memóriát képes címezni. A Z180 processzor úgy is konfigurálható, hogy működése a Hitachi HD64180 processzornak feleljen meg.

A felépítés jellemzői

A Z180 egy javított processzormag, amely gépi utasítás szinten kompatibilis a Z80-as processzorral, de felépítésében jelentős újításokat tartalmaz. A Zilog ebben a processzorban alkalmazta először a mikrokódos technológiát és az utasításfutószalagos (instruction pipeline) utasításvégrehajtási technikát. Ennek eredményeképpen sok utasítás végrehajtási ideje megváltozott; sok utasítás végrehajtásához kevesebb ciklus szükséges, mint az eredeti Z80-ban. A processzorban bevezettek egy újabb megszakítást, ez a Reserved Instruction Trap – fenntartott utasítás-csapda – amely akkor következik be, amikor a processzor egy érvénytelen utasításkóddal találkozik a végrehajtási sorban. Ez a tulajdonság későbbi utasítás-kiterjesztésekhez és emulációhoz használható. A Z80 dokumentálatlan, „illegális” utasításai a Z180-ban tiltottak. A processzor újabb utasításokkal is bővült, ezek közé tartoznak a belső regiszterek címzését szolgáló utasítások és a szorzás.

Perifériák

A Z180 sikerét nagy részben a processzor mellé, a csipre integrált perifériáknak köszönheti. Ezek a következők:

• Órajelgenerátor: külsőleg csak egy kvarckristály és két kondenzátor szükséges a működéséhez.
• Memóriavezérlő (MMU): 1 MiB memóriát kezel.
• Két DMA-vezérlő, memória és memória-I/O adatátvitelt tesz lehetővé. A DMA-vezérlő a teljes 1 MiB címmezőt kezeli.
• Programozható várakozási állapot-generátor, külön a memória és az I/O kérelmek számára.
• Programozható DRAM-frissítés vezérlő (refreh controller).
• Két aszinkron, full-duplex soros interfész (UART), programozható baud-ráta generátorral és modem vezérlővonalakkal, 300-tól 384000 baud-ig terjedő átvitelt tesz lehetővé.
• Órajelvezérelt nagysebességű soros átviteli interfész, multiprocesszoros rendszerek kialakításához.
• Két 16 bites programozható időzítő (timer).
• Két külső általános megszakítás.

Memóriakezelés

Mivel a Z80 csak legfeljebb 64 KiB logikai tárterületet képes megcímezni, az MMU a memóriát ún. memóriabankokra osztva kezeli.

Három területet különböztet meg:

• Common Area 0
• Bank Area
• Common Area 1

Az MMU a fizikai memóriát 4 KiB méretű blokkokban helyezi el a logikai címmezőben. A 0 és 1 számú Common Area a logikai címmező alsó és felső végén helyezkednek el és általában szorosan a fizikai memóriához vannak rendelve (azaz a logikai és fizikai címek folyamatos sorozatot alkotnak, a memória összefüggő részét jelentik). A közbeeső rész a Bank Area az összerendelés vezérléséhez szükséges memóriaterület, ami programból változtatható. A címzésben beleértve (a háttérben) részt vesznek az MMU speciális regiszterei.

Tokozások

• 64 csatlakozós DIP tokozás
• 68 csatlakozós PLCC
• 80 csatlakozós QFP

A processzorcsalád tagjai, főbb jellemzők

csip	sebesség (MHz)	időzítők	I/O	kommunikáció vezérlés	egyéb
Z80180	6, 8, 10	2	N/S	CPU	1 MB MMU, 2×DMA, 2×UART
Z80181	10	1	16	CPU	1 MB MMU, 2×DMA, 2×UART
Z80182	16, 33, 20	0	Clock Serial, 24	ESCC, CSIO, UART	S180 Megacella, 2×ESCC csatorna, 16550 MIMIC
Z80195	20, 33	4	7/24	SCC, CSIO, UART
Z8L180	20	2	Clock Serial	CSIO, UART	1 MB MMU, 2×DMA, 2×UART, 3.3 V üzemi fesz.
Z8L182	20	0	Clock Serial	ESCC, CSIO, UART	S180 Megacella, 2×ESCC csatorna, 16550 MIMIC, 3.3V üzemi fesz.
Z8S180	10, 20, 33	2	Clock Serial	UART, DMA, I2C, SPI	1 MB MMU, 2×DMA, 2×UART

Megjegyzés: Clock Serial: órajelvezérelt gyors soros átvitel, multiprocesszoros rendszerek kialakításához.

Z80182

A Zilog Z80182 az idősebb Z80 processzor javított, gyorsabb változata és szintén a Z180 mikroprocesszorcsalád tagja. ZIP (Zilog Intelligent Peripheral Controller, Zilog intelligens perifériavezérlő) néven is emlegetik. Ez egy teljesen statikus kialakítás: az órajel teljesen megszűnhet, de a processzor megőrzi az állapotát és a regiszterek tartalmát. A processzor javított elektromágneses jellemzőkkel rendelkezik, ami a kimenetek jelváltozási sebességére is hatással van.

A Z80182 külső oszcillátor által szolgáltatott 33 MHz-es órajelen működhet, 5 volt tápfeszültségen; avagy belső oszcillátor által szolgáltatott 20 MHz-es órajelen, 3,3 volt tápfeszültségen.^[4]