Zilog Z80 CPU’nun açık kaynaklı silikon klonunun geliştirilmesi
- 15 Nisan 2024’te Zilog, tarihin en tanınmış 8 bit CPU’larından biri olan Z80’in üretimden kaldırıldığını duyurdu
- Açık kaynak ve donanım koruma topluluğunun, Zilog Z80’in yerini alabilecek özgür ve açık kaynaklı bir silikon (FOSS) geliştirmeye başlamasının zamanı geldi
- FOSS Z80’in ilk üretiminin 2024 Haziran’da yapılması planlanıyor
FOSS Z80’in ilk silikon sürümü
- İlk sürüm, Tiny Tapeout 07 kullanılarak 130nm süreçte geliştirildi ve 0.064mm² kalıp alanına sığdırıldı
- İlk üretimin 2024 Haziran CI 2406 shuttle’ın bir parçası olarak yapılması planlanıyor
- Gerçekleme, Guy Hutchison’ın TV80 Verilog çekirdeğini temel alıyor
- OpenROAD’un otomatik yerleştirme ve yönlendirme akışı kullanılarak 130nm "gate" mantık öğeleriyle üretilen FOSS Z80’in GDSII tümleşik devre yerleşim görseli sunuluyor
Gelecek planları ve yapılacaklar
- Test bench’e "illegal" komut çalıştırma testi ZEXALL eklemek
- A-Z80, Z80Explorer gibi çeşitli Verilog çekirdeği gerçeklemelerini karşılaştırmak
- ChipIgnite’ta QFN44 paketle üretmek
- DIP40 paketle üretmek
- Orijinal Z80 yerleşimine benzer bir gate-level yerleşim üretmek (Zilog, Z80’i tasarlarken her transistörü elle yerleştirmişti)
Z80 CPU bilgileri
Pin dizilimi
- Z80 CPU’nun 40 pini için pin dizilimi görseli sunuluyor
Dokümanlar
- Z80 kullanım kılavuzu (Zilog, Mostek sürümleri)
- Zilog data book
- Z80 hakkında her şey
- Belgelenmemiş komutlar
- Komut tabloları ve zamanlamalar
Z80 geliştirilmesine dair sözlü tarih
- Z80 mikroişlemcisinin geliştirilmesi ve şirketin kuruluşuna dair sözlü tarih paneli
- M. Shima’nın mikroişlemci tasarımına ilişkin açıklaması
Z80 patentleri
- Giriş gerilim sıçraması korumasına ilişkin patent (US4605980, süresi doldu)
- Reset devresine ilişkin patent (US4486827A, süresi doldu)
- Diğer patent (US4332008A, süresi doldu)
Z80 kalıp fotoğrafları
- Kalıp fotoğrafları nasıl okunur
- Çeşitli Z80 sürümleri ve klon çiplerin kalıp fotoğrafları (Zilog, Nintendo, Mostek, National Semiconductor, Soviet vb.)
Z80 tersine mühendisliği
- Z80 komut register’ının çözümü
- Z80 veri ve adres veri yolu kapılarının 3 fazlı çalışması
- Z80’in (belgelenmiş/belgelenmemiş) davranışı
- Z80 mikroişlemcisinin komut çözümleme PLA’sı
- Z80’in veri pinlerinin neden karışık olduğu
- Z80 register’larının nasıl gerçeklendiği
- Z80’in 16 bit artırım/azaltım devresinin tersine mühendisliği
- Z80’in 4 bit ALU’su
- XOR gate ve ilginç iki gate’in silikon düzeyinde açıklaması
- WZ (MEMPTR) register’ı - Z80’in anlaşılması zor register’ı
Mevcut Z80 gerçeklemeleri
- TV80 (Verilog) - Guy Hutchison sürümü
- TV80 (Verilog) - Obijuan sürümü
- A-Z80 (Verilog)
- Z80 netlist düzeyi emülatörü (Z80Explorer)
Tiny Tapeout’a giriş
- Tiny Tapeout, dijital tasarımların gerçek çip olarak üretilmesini daha kolay ve daha düşük maliyetli hale getirmeyi amaçlayan bir eğitim projesi
- Daha fazla bilgi ve nasıl başlanacağı için https://tinytapeout.com adresine bakın
İlgili kaynaklar
- SSS
- Dijital tasarım dersleri
- Yarı iletkenlerin çalışma prensiplerini öğrenme
- Topluluğa katılım
- Tasarımı yerelde derleme
GN⁺ görüşü
- Z80, 8 bit CPU tarihindeki önemli işlemcilerden biriydi; FOSS sürümünün geliştirilmesi anlamlı bir girişim
- Özellikle Skywater 130nm PDK kullanılarak gerçek silikon olarak üretilmesi, açık kaynak donanım ekosisteminin gelişimine katkı sağlayabilir
- Ancak Z80’in komut seti modern bakış açısından biraz eski kalıyor ve pratik kullanım açısından soru işaretleri var
- Retro bilişim veya eğitim amaçlı kullanım için değerli olabilir, ancak ticari ürünlerde kullanılması zor görünüyor
- Tersine mühendislik yoluyla Z80’in tasarım ayrıntılarını anlamak, işlemci mimarisini öğrenmek açısından çok faydalı olacaktır
- FPGA vb. üzerinden kolayca emüle edilebilen Verilog çekirdekleri zaten iyi hazırlanmış durumda, bu da erişilebilirliği artırıyor
- RISC-V, OpenPOWER gibi modern açık kaynak işlemcilerle karşılaştırmalı analiz de ilginç bir araştırma konusu olabilir
1 yorum
Hacker News görüşleri
Tiny Tapeout'un maker'ların ve öğrencilerin kendi çip tasarımlarını düşük maliyetle gerçeğe dönüştürmesini mümkün kılması etkileyici
130nm süreçle yeni nesil bir Intel CPU tasarlanamaz belki ama Z80'in 0.064 mm2'ye sığması başlı başına harika
Resmî çip üretimi durdurulurken bir alternatifin ortaya çıkmış olması sevindirici
Altın kaplamalı kapaklı ve gösterişli mor seramik paketli bir sürüm isteniyor
Z80'in rakibi 6502 ve türevleri, orijinal tasarımcılardan biri tarafından hâlâ üretiliyor
Z80, ZX Spectrum'un CPU'suydu
Orijinal Z80 ile uyumluluk konusunda soru işaretleri var
Devre yerleşimi, tipik die fotoğraflarında görülen özel yerleşimden ziyade tekdüze bir gate array gibi görünüyor
"Son satın alma" fırsatında tüm servetini Z80 çiplere yatırmış olmaktan pişmanlık duyulduğu söyleniyor (şaka)
Z80'in 4 bit ALU'sunun (8 bit işlemlerde iki tane kullanılıyor) temel darboğaz sayılıp sayılmadığı, sonraki genişletmelerle daha yüksek bitli tamsayı işlemlerinin eklenip eklenmediği merak ediliyor
Çipin open source sürümünün yeni özelliklere ve varyantlara imkân verip vermeyeceği merak ediliyor
(İlk efabless.com ekibinde yer almış birinin yorumu) open source EDA harika görünüyor
Z80'in piyasaya çıkmasının üzerinden 50 yıl geçmiş olmasına şaşırılıyor
Piyasadaki bol miktardaki ikinci el Z80 çiple fiyat açısından ne kadar rekabetçi olacağı merak ediliyor