Electronic Arrays 9002 , или EA9002 , был 8-битным микропроцессором, выпущенным в 1976 году. Он был разработан для простоты внедрения в системах с небольшим количеством требуемых микросхем поддержки. Он включал 64 байта встроенной оперативной памяти и мог напрямую подключаться к устройствам TTL . Он был упакован в 28-контактный DIP-корпус , что делало его менее дорогим для внедрения, чем современные конструкции, такие как 40-контактный MOS 6502 и Zilog Z80 . Сегодня он был бы известен как микроконтроллер , хотя в то время этот термин не существовал. [a]
В 28-контактной конструкции не было достаточного количества контактов для реализации 16-битной адресной шины, и вместо этого имелось 12 адресных линий, которые ограничивали основную память 4096 байтами. Это не было существенным ограничением в то время, поскольку память все еще была очень дорогой, и целевой рынок часто мог обойтись внутренней оперативной памятью. Был один 8-битный аккумулятор, используемый для арифметики, и восемь 8-битных регистров, которые он мог использовать для хранения временных значений. Они поддерживались еще восемью 4-битными регистрами, которые действовали как старшие биты 8-битных регистров, расширяя их до 12 бит для индексации и аналогичной манипуляции адресами.
У Electronic Arrays (EA) возникли проблемы с новой линией производства логики NMOS с обедненной нагрузкой , и начались трудности с поставками. К 1977 году 6502 и Z80 заняли большую часть рынка, и в ноябре EA прекратила продажу этой конструкции. В следующем году компания была продана NEC .
Electronic Arrays добились своего первого крупного успеха в 1970 году с набором микросхем для электронного калькулятора из шести чипов , который они постепенно улучшали в течение нескольких шагов до одночипового формата. [2] Однако другие компании постоянно опережали их на рынке, выпуская меньше чипов, сначала Mostek и Texas Instruments , а затем и ряд японских фирм по производству электроники. К середине 1970-х годов компания отчаянно нуждалась в новой линейке продуктов и начала разработку ЦП. [3]
На момент разработки 9002 микрокомпьютер еще не стал основным рынком, и процессоры той эпохи в основном использовались во встроенной электронике, такой как электронные калькуляторы , кассовые аппараты , бензоколонки и тому подобное. [4] Для этих целей компьютерная программа обычно хранилась в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), а объем необходимой оперативной памяти (ОЗУ) был очень мал — например, для отслеживания количества перекачанных галлонов и общей стоимости. Это побудило разработчиков разрабатывать системы, которые включали как можно больше этих функций на одном чипе, чтобы общее количество чипов в полной системе было сокращено.
В середине 1970-х годов динамическая RAM еще не стала основной формой основной памяти , и большинство систем использовали гораздо более дорогую статическую RAM . Для встроенных контроллеров это могло бы представлять значительную стоимость, поэтому разработчикам было желательно добавить в систему небольшое количество «оперативной RAM», чтобы избежать необходимости добавлять дополнительные чипы RAM на плату. Поскольку большинство систем имели бы мало или вообще не имели бы внешней RAM и небольшие программы в ROM, также было принято использовать меньшие адресные пространства , поскольку это позволяло уменьшить количество контактов, что упрощало бы компоновку печатной платы . [5]
Другим важным изменением, произошедшим в середине 1970-х годов, стало внедрение логики истощения-нагрузки NMOS . Предыдущие системы изготовления, использующие схемы «усиления-нагрузки», требовали трех входных напряжений, одно из которых обычно было +12 В. [6] Это не только усложняло схему и часто требовало более сложного источника питания , но и затрудняло взаимодействие с внешними вспомогательными схемами, которые в основном были основаны на транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ), работавшей при +5 В. Взаимодействие старых чипов с широким спектром компонентов ТТЛ обычно требовало дополнительных защелок , но новые конструкции истощения-нагрузки работали при +5 В и взаимодействовали напрямую, что снижало стоимость и сложность.
9002 был разработан, чтобы воспользоваться всеми этими новыми концепциями. Он включал 64 байта оперативки Scratchpad и 12-битное адресное пространство, что позволяло упаковывать его в 28-контактный двухрядный корпус (DIP), [7] по сравнению с 40-контактным корпусом большинства конструкций той эпохи, таких как Zilog Z80 или MOS 6502. Он также включал отдельный семиуровневый стек вызовов 12-битных адресов, поэтому вызовы подпрограмм не должны были использовать Scratchpad. [8] Это позволило реализовать простой контроллер в двух чипах, 9002 и ROM, вместе с любым необходимым интерфейсным оборудованием, таким как Intel 8212 или даже просто триггер. [9] [3]
К сожалению для Electronic Arrays, наращивание производственной линии обедненной загрузки прошло не так хорошо, как для таких компаний, как MOS Technology , и к концу 1976 года они все еще боролись с выходом продукции. [10] [11] К следующему году такие чипы, как 6502 и Z80, вышли на свой производственный уровень, а EA9002 все еще не имел значительных конструкционных достижений. [12] В конце концов компания сдалась и закрыла линию в ноябре 1977 года. [12] Испытывая финансовые затруднения, [13] Electronic Arrays была куплена NEC в следующем году и позже, в 1981 году, объединена с NEC Electronics USA вместе с двумя другими дочерними компаниями NEC. [14]
Одна из компаний-производителей электроники, Pro-Log Corporation из Монтерея, Калифорния , использовала 9002 в одноплатном компьютере в начале 1977 года. [15] В первом издании «Введения в микрокомпьютеры » Адам Осборн посвятил главу 9002. Он описал его как комбинацию Fairchild F8 и RCA COSMAC , в том смысле, что он имел сверхоперативную память и общую концепцию F8 с несколькими регистрами общего назначения COSMAC. Однако к моменту публикации второго издания в 1977 году главы, посвященные EA9002 и Rockwell PPS-8, были удалены, поскольку первый был отменен, а второй так и не был выпущен. [16]
9002 имел 55 инструкций, [17] скопированных с Intel 4040. [18] Большинство из них были в одноадресном формате, в этом случае код операции инструкции обычно разделялся на два, четыре бита указывали операцию, а остальные четыре — регистр. Например, инструкция ADD имела самые значимые биты (MSB) «06», а четыре наименее значимых бита (LSB) указывали, какой из регистров следует добавить к аккумулятору, от 0 до 7. SUB также использовал четыре MSB как «06», но четыре LSB были 8 до F (шестнадцатеричные). [17]
Было только небольшое количество двухбайтовых инструкций, обычно для указания адреса или использования непосредственного значения. Например, LAI (код операции 0D ) загружал непосредственное значение в аккумулятор, а за ним следовал второй байт с 8-битным непосредственным значением. LRI делал то же самое для других регистров, причем LSB указывали, какой регистр использовать. Переходы и ветвления также использовали двухбайтовый формат, предоставляя смещение адреса в пределах «страницы». То же самое делали IRJ и DRJ , которые увеличивали или уменьшали выбранный регистр, а затем переходили, если он был ненулевым. Второй байт указывал местоположение перехода. [17]
Адресация обычно выполнялась в два этапа: один для загрузки нижних 8 бит адреса в один из регистров "общего назначения", а затем второй для загрузки старших 4 бит адреса в "регистр страницы". Вводный материал использует этот пример: [19]
LAI 08 ; LAI=load-acc-immediate - копировать номер страницы, 8, в аккумулятор CAP 4 ; CAP=copy-acc-to-page-register - сохранить 8 в страничной части регистра 4 LRI 4 , 00 ; LRI=load-reg-immediate - загрузить значение 0 в нижнюю часть регистра 4 Это устанавливает адрес в регистре 4 в первое местоположение на странице 8. Затем данные можно загрузить или сохранить в аккумуляторе с помощью INP ut или OUT put и указать регистр 4 в младших битах. [17]
Отдельные инструкции также были необходимы для чтения и записи внутренней временной памяти, которая в противном случае работала как внешняя память и должна была загружаться и сохраняться через аккумулятор с использованием RDS и WRS . Любопытной особенностью является то, что временная память также могла использоваться непосредственно в качестве операнда в операциях сложения и вычитания, используя операции ADS и SUS , тем самым избегая необходимости загружать значение в аккумулятор, сохранять его в регистре и затем складывать. [19]
Арифметико -логическое устройство (АЛУ) поддерживало как двоичную, так и упакованную двоично-десятичную арифметику (BCD), что было принято в ту эпоху. [1] Эта опция включалась с помощью SED и выключалась с помощью SEB . [17]
9002 обычно работал на частоте 4 МГц. Сообщалось, что время выборки и выполнения инструкций составляло 2 микросекунды, [20] [21] хотя другой источник говорит о 3,2 микросекундах для однобайтовых инструкций и 6,4 микросекунды для двухбайтовых инструкций. [15]
Поскольку система не разрабатывалась очень долго, прежде чем была отменена, было доступно мало микросхем поддержки. У EA была линейка ПЗУ и статического ОЗУ, и примерно в то же время они представили новое ПЗУ 32x1 (4 кБ), которое часто иллюстрировалось используемым с 9002. [22] Единственной микросхемой драйвера, которую они представили, был контроллер клавиатуры EA2000 с 99 клавишами. [23]
Разработка велась с помощью макроассемблера, работающего на IBM System/360 , который также был доступен онлайн с National CSS . Эмулятор системы был частью пакета, а также была доступна простая стартовая плата. [23] ASM/GEN и SIM/GEN, системы для разработки для кросс-ассемблеров и симуляторов на FORTRAN IV , поддерживали EA9002 в качестве цели. [24]
6507, который был подмножеством [6502], можно было сделать по более низкой цене. Он был разработан как действительно маленький корпус.
EA9002 — Проектный персонал Electronic Arrays, связанный с этим μP, был расформирован, а маркетинговые усилия закрыты. Фирма вышла на рынок слишком поздно и была слишком мала, чтобы организовать конкурентоспособные продажи.