Po 48 latach Zilog kończy produkcję mikroprocesora Z80

Firma Zilog (wchodząca obecnie w skład Littelfuse) poinformowała, że do 14 czerwca 2024 roku przyjmuje ostatnie zamówienia na mikroprocesory 8-bitowe Z84C00 i po tym terminie zostaną one wycofane z produkcji. Tym samym Z80, bo to on kryje się za wymienionym symbolem, uważany przez wielu specjalistów za najlepszy 8-bitowy mikroprocesor, jaki kiedykolwiek zaprojektowano, po rekordowo długim czasie odchodzi do historii, bo wszystko, co dobre, kiedyś się kończy. Pożegnajmy więc tego starego przyjaciela, udając się w nostalgiczną podróż do jego początków.

Z dużym prawdopodobieństwem można przyjąć, że 48 lat produkcji tworzy w przemyśle półprzewodnikowym rekord wszech czasów, gdyż rozwój technologii nieustannie wypycha na margines układy scalone nawet już po kilku latach aktywności, a tu mamy prawie pięć dekad. Stąd zapewne wiele osób jest zaskoczonych, że Z80 jeszcze był produkowany i ktoś go kupował w postaci normalnego chipa krzemowego, tj. nie jako projekt IP. Rekordem jest też to, że przez tyle lat opierał się silnej konkurencji, a Zilog opracowywał jego kolejne wersje w nowszych procesach technologicznych.

Z80 był układem rekordowym także od strony projektowej. Opracował go, pracujący początkowo dla Intela, Federico Faggin, który nie mógł pogodzić się, że w tamtych czasach Intel nie chciał w pełni angażować się w rozwój mikroprocesorów, i zadecydował, że stworzy własną firmę o takim profilu. Tak powstał Zilog, w którym opracowanie układu Z80, działającego w oparciu na 5-woltowym nowym w branży procesie NMOS, zajęło tylko 2 lata.

W rzeczywistości to właśnie Faggin wykonał ten projekt i to ręcznie, a więc rysując na arkuszach papieru kolejne maski procesowe odwzorowujące planarne struktury tranzystorów i połączenia. W dalszej kolejności te arkusze zostały posklejane w jedną dużą płachtę odzwierciedlającą powierzchnię krzemu, a następnie zostały pomniejszone fotograficznie, stając się tym samym maskami i bazą do fotolitografii. Innymi słowy, Faggin i jego niewielki zespół nie tylko błyskawicznie zaprojektowali architekturę logiczną mikroprocesora, ale także bez udziału narzędzi narysowali całą logikę cyfrową Z80, na którą złożyło się 8500 tranzystorów. To wszystko udało się zrobić bez pozostawienia w krzemie błędów funkcjonalnych, bez problemów czasowych z sygnałami cyfrowymi, a architektura logiczna i możliwości obliczeniowe okazały się na tyle funkcjonalne, że Z80 wykorzystano w dziesiątkach marek komputerów.

Przełomem technologicznym było to, że Z80 realizował automatycznie odświeżanie pamięci DRAM i wymagał pojedynczego napięcia zasilania +5 V zamiast jak było w 8080 aż trzech napięć (+5 V, +12 V i ‒5 V). Dodatkowo był zgodny programowo z 8080. Dzięki temu realizacja komputera była prostsza i tańsza i można było wykorzystać do projektów posiadane oprogramowanie narzędziowe.

W swojej autobiografii „Silicon” Faggin napisał nieskromnie: „Projekt procesora Z80 był moim arcydziełem. Do dziś jestem z tego bardzo dumny i nigdy więcej nie widziałem ręcznie zaprojektowanego układu scalonego o bardziej złożonej logice niż Z80”. O projektowaniu elektroniki często mówi się, że jest rodzajem sztuki, a przełomowe rozwiązania określa się jako state-of-the art. Myślę, że Z80 może być traktowany jako dzieło sztuki inżynierskiej Federico Faggina.

fot. Quickfix, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons (modyfikowane)

Robert Magdziak