Pokud se zajímáte o PC, budete znát historické procesory jako Intel 386 a 8086/8088. Alternativní platformy minulosti ale stály na řadě dalších, jako na známé Motorole 68000, která se řízením osudu do PC nedostala, nebo MOS 6052. Ačkoliv osmibitové počítače dávno zanikly, jejich procesory měly mnohem delší život. Až dnes, téměř po půl století, tak například končí éra procesoru Zilog Z80, jednoho z nejznámějších CPU 8bitové éry.
Firma Littelfuse, pod kterou se bývalá firma Zilog eventuálně dostala akvizicí firmy IXYS v roce 2017, nyní oznámila, že brzy skončí výroba samostatných procesorů řady Z80, jejichž výrobu a prodej po Zilogu převzala. Prakticky celou řadu produktů Z84C00 tímto ukončuje a poslední objednávky budou možné 14. června.
Je možné, že distributoři a uživatelé si před tímto termínem nasmlouvají nějaké větší šarže do zásoby, takže v nabídce obchodů mohou tyto čipy pak ještě nějakou dobu vydržet, ale toto těžko předvídat. Kterých čipů se toto ukončení výroby týká, najdete v dokumentu Product Change Notice v odkazu na konci článku.
Vrcholný osmibitový procesor
Je neuvěřitelné, jak čas letí, protože konec výroby v roce 2024 znamená, že se Zilog Z80 téměř dožil padesátého výročí existence na trhu. Procesor je dítětem Federica Faggina (který v Intelu vedl vývoj prvního mikroprocesoru 4004 i 8bitového procesoru 8080), který v roce 1974 opustil Intel a procesor, z nějž se stalo Z80, začal s Ralphem Ungermannem a Masatošim Šimou a celkem 11 zaměstnanci vyvíjet začátkem roku 1975.
První vzorky byly dostupné v březnu 1976 a procesor byl uveden na trh v červenci 1976. Nakonec tedy Z80 završí téměř 48 let na trhu (zákazníci poslední kusy určitě obdrží až po výročí).
Raný exemplář procesoru Zilog Z80, vyrobený v 26. týdnu roku 1976
Většina mikroarchitektury byla dílem Šimy, Faggin byl do značné míry zapojen do fyzického návrhu (layoutu), přestože byl CEO firmy. Původní verze měla 8500 tranzistorů a byla vyráběna čtyřmikronovým procesem (4000nm). Čip měl (a má) pouzdro DIP se 40 nebo 44 nožičkami. Procesor je osmibitový, ale s 16bitovým adresováním (64 KB paměti).
Zilog Z80 nebyl procesorem, který by byl na osmibitové scéně hned od začátku. Podobně jako byl MOS 6502 používaný Applem, Commodorem a Atari reakcí a náhradou za Motorolu 6800, navrhl Fagginův tým Z80 tak, aby byl podobný, ale levnější a lepší než procesor Intel 8080, který v začátcích osmibitů hrál důležitou úlohu.
Z80 má instrukční sadu binárně kompatibilní s 8080 a většina programů, zejména operační systém CP/M, na něm běžela bez portu. Opačně to ale neplatilo. Z80 má instrukční sadu rozšířenou a vylepšenou, takže má přímo ve svém hardwaru vykonat více operací bez toho, aby je programátor musel ručně rozepisovat složené z více operací. Z80 má například víc registrů, lepší obsluhu přerušení a adresování. Pozdější software psaný pro Z80 už tedy nebyl kompatibilní se starší platformou 8080.
Snímek čipu Zilog Z80 z roku 1990 na NMOS procesu. Rozměr čipu je 3,545 × 3,35 mm
Současně je jednodušší s ním sestavit počítač, potřebuje méně dalších obslužných obvodů (například sám provádí refresh DRAM) i jednodušší napájení – stačí mu pouze 5 V, zatímco 8080 potřebuje tři různá napětí. Část těchto zlepšení a zjednodušení byla dána lepším designem, část samozřejmě i tím, že při návrhu Z80 už technologie pokročily a daly se využít cestičky, které předchůdce musel „prošlapávat“. Samozřejmě byla výhoda, že tým už měl zkušenosti z o dva roky staršího 8080 a mohl se z nich poučit.
Z80 je tak asi do značné míry špičkou a evolučně nejvyšším stupněm mezi dobovými osmibitovými procesory. Je dokonalejší než ze začátku používané dražší procesory a proti MOS 6052 by měl být „mocnější“, jelikož MOS 6052 byl hodně zjednodušený v zájmu ceny (má jen něco přes 3500 tranzistorů), zatímco Z80 zároveň přinášel více výkonu proti Intelu 8080.
Srdce ZX Spectrum i konzolí
Procesor po uvedení v podstatě na trhu nahradil Intelův 8080. Na Z80 je asi jako nejznámější a nejslavnější produkt založený počítač ZX Spectrum a jeho různé verze (i předchůdci ZX80 a ZX81, které se po Z80 jmenují). Dále bylo Z80 v řadách počítačů MSX a TRS-80, Osborne 1 a různých raných laptopech s CP/M.
Osmibitový počítač ZX Spectrum
Ovšem za dlouhověkost vděčí Z80 hlavně svému dalšímu využívání v roli embedded řadičů a procesorů a dalších pomocných rolích. Z80 poháněl různé arkádové hry, konzole (v Sega Master System byl jako CPU a v pozdějších jako Mega Drive například generoval zvuk). Nacházel se v grafických kalkulačkách TI, nebo třeba modemech a dalším hardwaru. Nintendo Game Boy není přímo založený na Z80 ani kompatibilní, ale jeho procesor (Sharp LR35902) je odvozen od Zilogu Z80 i Intelu 8080.
Takt byl ze začátku jen 2,5 MHz, v ZX Spectru běžel Z80 na 3,5 MHz, pozdější verze vyráběné lepšími procesy se dostaly až na 8 MHz, nakonec, již po konci éry osmibitových počítačů, až na 20 MHz. Zilog se pokusil navázat 16bitovými (Z8000, Z280) a 32bitovovým procesory (Z80000, Z380) podobně jako Intel, ale ty se neuchytily. Existují ale rychlejší plně kompatibilní deriváty Z180 a eZ80 (až z roku 2001) s vyššími takty i IPC.
Konzole Sega Mega Drive (v USA Sega Genesis)
Potomci Z80 budou žít dál, ale už to asi nebude ono
Je třeba říct, že tímto ještě úplně neskončí život procesoru Z80 jakožto architektury. Dále by měla být ve výrobě například vylepšená rychlejší pipelinovaná verze eZ80 a asi i další produkty, kde je jádro Z80 integrováno jako část nějakého mikrořadiče s další funkcionalitou.
Ovšem Z80 už nebude k mání jako samostatná součástka v jednoduchém pouzdru DIP (Dual In-Line Package, tedy to, co často vidíte na fotkách retro procesorů integrovaných obvodů, tzv. šváb). Toto provedení umožňuje relativně snadnou práci s integrovaným obvodem a jeho osazování i pro amatérského kutila, takže pokud byste si chtěli postavit moderní klon nějakého osmibitu či úplně vlastní osmibit nebo cokoliv podobného, byly by součástky v tomto provedení to, co potřebujete. Modernější deriváty Zilogu Z80, které se budou dál vyrábět, už asi obvykle budou obtížnější SMD a BGA součástky. A pokud mají další komponenty a „okolí“, asi už je do osmibitového počítače tak jednoduše nezapojíte.
Trh se součástkami tohoto typu je dost stranou pozornosti mainstreamového světa, takže si nejsme úplně jistí, zda vedle Zilogu a Littelfuse ve skutečnosti neexistuje nějaký alternativní výrobce standardních samostatných procesorů Z80, který by je nahradil. Ve své době bylo licenčních sekundárních výrobců mnoho, obvykle ale již dávno přestali s tím, jak se embedded sektor posunul na modernější řadiče.
T34BM1, sovětský nelicencovaný klon procesoru Zilog Z80
Je nicméně možné, že se někdo chopí vzniklé díry na trhu a začne nabízet třeba i ilegální kopie Z80. Ty existovaly třeba v někdejším komunistickém bloku, fungovaly na nich východoněmecké i sovětské počítače.
Zdroj: Littlefuse (via Mouser), Hackaday