Z80微机的早期应用主要是将构成计算机系统的Z80
微处理器,
RAM,
ROM和输入/出接口等电路都组合在一块PCB板卡上面,因此这时期的Z80
微机系统也叫Z80
单板机(SBC,Single Board computer)。
1976年美国Zilog公司推出的
微处理器(microprocessor)Z840004,Z840006和Z840008因其卓越的性能,强大的输入/出接口能力,快速的运算速度(Z840008时钟频率可达8MHz,同时期的其他产品如
Intel的8085、
Motorola的M6802等时钟频率为2~5MHz),品种多样的
外设支持而迅速被业内人士关注。
Zilog公司的这类微处理器通常被叫做Z80微处理器或Z80微机。
Z80
单板机具有体积小,外设搭配灵活,运行可靠等特点,因此在以后的十几年时间里,Z80单板机被广泛的应用于PC机接口及扩展和各种工业、控制领域,尤其是在美国和日本得到了极大的发展。我国自上世纪80年代末引入,因为其所具有的
第三代计算机的优良特点而迅速被市场所接受,小到家用电器,红白游戏机,大到工业采集系统,自动控制装置,电动机及传动等都有大量的使用和应用。各类大中型院校也开设了Z80微处理器的课程,Z80微处理器和Z80单板机的研究和应用在我国具有广泛的基础。
Zilog公司对Z80微处理器的设计定位是:特殊应用标准产品,即:( Application Specific Standard Parts)。它要求该微处理器既能像ASIC(Application Specific Integrated Circuit)那样尽可能利用硬件设计满足
应用对象的各种特殊要求,又能通过
软件代码手段来适应各种应用场面。
Z80
微处理器使用了NMOS的大规模IC工艺,可以说是当时的Intel 8080的改进产品,为了达成上述设计思想,Z80
单板机拥有很多支持的
外设,而其支持的
汇编指令也多达158条(Intel 8080只有72条),应用非常灵活。
,16个地址端口,可以寻址64K的
地址空间,支持三种中断;具体功能可以参见Z80的datasheet.(z80)
Z80
微处理器的内部寄存器也较为特殊,有两套
寄存器组:Main Register Set和Alternate Register Set,如图1所示。其中Main Register Set完成正常
寄存器寻址及运算功能,Alternate Register Set完成对Main Register Set的备份和替换,在实际
软件编码中使用很灵活。
Z80的
指令集多达158条,按照处理方式可以分成8位指令集和16位指令集;按照功能可以分成8大类;指令的长度一般为1-4字节,执行时间为4-23T,T为
时钟周期。Z80
寻址方式也很灵活,可以分成:
直接寻址,
寄存器寻址,
寄存器间接寻址,
立即寻址,相对寻址和
变址寻址,其具体原理可以参见datasheet,这里不再赘述。
虽然Z80
微处理器的设计和结构特点已经具备了现代CPU的特点,但由于大规模集成IC工艺的出现,
单片机(MCU)这种Soc(System on a Chip)系统的出现对Z80造成了很大的冲击,这表现在:
尽管如此,上世纪80年代左右产生的Z80
单板机也是非常优秀的一款微处理器,它在设计之初就已经融入了部分现代CPU的设计理念,并且作为嵌入式学习的一种选择,Z80单板机仍然还是有自己的一些特点: