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早期微控制器的历史,第7部分:Zilog Z8

费德里科·法金(Federico Faggin) 1970年来到英特尔(Intel),他立刻发现自己踏入了一个皇家混乱的境地。他离开了Fairchild半导体公司,接受了英特尔公司的职位,之后他被全面介绍了Busicom公司的定制芯片组项目,这个项目最终成为了第一个商业上成功的微处理器4004。费金在飞铃公司开发了一种硅门MOS工艺技术,他知道这种技术比当时大家都在使用的金属门技术优越得多,他从观察已经离开飞铃公司跟随鲍勃·诺伊斯和戈登·摩尔到他们新的半导体初创公司英特尔的大约30个人中,推断出英特尔计划使用硅门技术。费金也想加入,因为仙童忽视了他的新工艺技术,所以他打电话给他的老老板,现在在英特尔的莱斯·瓦达兹,要求一个职位。瓦达兹很快答应了。

1970年4月3日,法金加入英特尔,斯坦·马佐将Busicom项目的所有文件交给了他。泰德霍夫和马佐已经为4004微处理器开发了高级架构和指令集,只剩下逻辑设计、电路设计和硅门工艺开发。换句话说,该项目的大部分仍未完成。此外,Mazor还通知Faggin, Busicom的工程师Masatoshi Shima在客户端负责监督项目,他将在第二天从日本赶来做进度报告。

当Shima第二天到达时,他非常急切地想要查看进展情况,以至于他要求立即被带到英特尔公司查看文件。他想看看芯片逻辑设计的进展。没有任何进展,岛妹变得非常生气。法金让岛摩冷静下来,然后岛摩打电话给东京的Busicom。整个项目处于危险之中,因为在过去的几个月里项目没有任何进展。

欢迎来到英特尔,费金博士。

从这些不稳定的开始,费金管理了英特尔4004、4040、8008和8080微处理器的开发。到1974年,他很可能是世界上最重要的微处理器开发实践专家,从架构和指令集一直到处理技术。他还准备离开英特尔。鲍勃·诺伊斯和戈登·摩尔把越来越多的公司日常控制权交给了安迪·格鲁夫,他对抗性的管理风格让法金很沮丧。此外,英特尔当时正赶上巨大的DRAM浪潮,格罗夫当时对微处理器并不特别感兴趣。他认为他们会分散注意力。

然后,费金发现英特尔公司已经为费金的硅门工艺的埋接方法申请了专利,这是费金发明的,但在仙子公司没有申请专利。更糟糕的是,英特尔在法金不知情的情况下做了这件事,并把专利放在了法金老板Vadasz的名下。这一行为的发现似乎是压垮费金的最后一根稻草,他一直觉得自己没有得到英特尔管理层的赏识,并认为自己对公司微处理器程序的巨大贡献没有得到足够的补偿。

1974年夏末,法金决定离开英特尔,创办自己的公司。他邀请在英特尔向他汇报工作的经理拉尔夫·昂格曼(Ralph Ungerman)出去喝一杯。1974年初,Ungerman从Faggin手中接管了英特尔的微处理器业务。费金问道:“拉尔夫,你和我一起开一家公司——一家微处理器公司,怎么样?”Ungerman回答说:“好的!,这就是Zilog的开始。

法金在英特尔的最后一天是1974年10月31日——万圣节。他想与英特尔一刀两断,所以他没有制定商业计划,也没有安排资金。他有了开一家微处理器公司的想法,他想开发的第一个产品就是微控制器。他称之为2001年。在英特尔工作期间,Ungerman兼职创办了一家咨询公司——Ungerman Associates。他们成为合伙人后,费金买下了那家公司一半的股份。昂格曼的咨询收入最初为新公司提供了资金,该公司最终被命名为Zilog。

Faggin在11月和12月期间为2001年的微控制器开发了架构和指令集。在那段时间里,当时最重要的行业报纸,电子新闻,发表了一篇关于费金的微处理器新企业的文章。这篇文章引起了该石油公司投资机构埃克森企业(Exxon Enterprises)一位合伙人的注意。费金接到埃克森公司的电话,要求几天后见面。费金同意了,他让妻子打了一份简短的商业计划,然后他们就见面了。费金介绍了他的计划和他对2001年微控制器的最初想法。这位埃克森企业合伙人表示,他有足够的兴趣继续谈判。

12月,费金意识到微控制器业务还不够大,不足以作为他的新微处理器公司的基础。1974年12月的一个星期六,他突然想到了合适的产品。“超级- 80 !他叫道。他的愿景是基于Intel 8080架构的Super-80微处理器,但有许多改进,比如两倍的寄存器,更多的指令,更多的寻址模式,更多的比特级指令,更好的中断结构,以及从一开始就设计成一个系列的外围芯片。此外,Super-80将使用NMOS工艺制造,只需要5伏电源,因此系统设计师使用它将更容易。与2001年的微控制器相比,Super-80微处理器将有一个更直接和更大的目标市场。

费金打电话给埃克森美孚的投资合伙人,告诉他自己的战略方向发生了变化。埃克森公司接受了他的想法,到第二年4月,费金从埃克森公司获得了50万美元的口头投资承诺。2001年的微控制器构想被搁置,Super-80的研发工作开始了。当然,超级-80成为了Z80微处理器,Zilog在1976年7月宣布了这一消息。

甚至在Zilog宣布Z80微处理器之前,但在该公司有了工作部件之后,Faggin就开始考虑该公司的下一个微处理器。他想同时提高和降低复杂性。为了扩大规模,他想要一个16位处理器,也就是后来的Z8000。1976年初,Faggin聘请Bernard Peuto博士担任Z8000微处理器的架构师,Dr. Bernard Peuto是Amdahl公司开发ibm兼容主机架构的计算机架构师。为了缩小规模,Faggin把2001年微控制器的设计图从架子上拿了下来,重新掸去灰尘,把它重新命名为Z8。Faggin和包括Peuto在内的Zilog工程师委员会改进了2001年微控制器的原始架构。

在英特尔,Faggin一直坚持英特尔8008和8080微处理器之间的机器代码兼容性,因为他担心为现有客户提供升级路径,这些客户希望将他们的代码迁移到更新的微处理器上。他不太关心像Z8这样的微控制器的指令集兼容性。他认为兼容性对微控制器来说并不重要,因为客户通常没有遗留软件需要保存。(至少在当时不是。45年后的今天,情况已大不相同。)Faggin为Z8设想了一种指令集,可以直接操作微控制器I/O端口中的位,而不需要通过微控制器的累加器或寄存器进行往返。

虽然许多在线消息来源说Zilog在1979年宣布了Z8微控制器,但该公司在1978年8月31日的杂志上发表了两篇关于Z8的深入文章电子产品杂志。Z8采用哈佛架构,像许多早期的微控制器一样,有独立的16位程序和数据存储空间。它还有一个144字节的大寄存器文件,可以像累加器一样对待任何寄存器。它的指令集和寄存器集与Z80更为传统的冯·诺依曼处理器架构中实现的指令集和寄存器集不同。

作为一家公司,Zilog经历了许多起起伏伏,但它仍然在经营,它仍然销售基于Z8架构的微控制器,现在被称为“Z8 Encore!”Z8微控制器可以在许多低成本的外围应用中找到,如键盘、鼠标和红外遥控器。一些版本的Z8微控制器现在在大批量生产时售价远低于1美元。

我曾经使用过Z8微控制器。在20世纪80年代初,作为一个咨询项目,我为Anatel设计了一个Zilog Z8嵌入式系统。这是一个总有机碳(TOC)水分析仪,Anatel想要一个最小的硬件设计。Z8微控制器在当时是性价比最高的。它比我在20世纪70年代末设计到HP 98037A模拟I/O卡中的Mostek MK3870微控制器功能强大得多。它比Intel 8048强大得多,有更好的指令集,大的寄存器文件,单独的16位地址空间用于程序和数据内存,合理的I/O结构非常适合嵌入式应用程序。如果当时英特尔8048的后继者8051便宜一些,情况可能会有所不同,但事实并非如此。

Anatel TOC分析仪仍然可用,现在Hach在2001年购买了Anatel。我不知道今天的TOC分析仪是否仍然使用Z8作为控制器。Hach于1999年被丹纳赫收购。这在商业中经常发生。大鱼吃小鱼,然后更大的鱼游过来吃大鱼。

费金人和非日耳曼人早就离开齐洛格了。两人都成为了企业家。1980年离开Zilog后,费金创办或经营了几家公司,包括Cygnet Technologies、Synaptics(早期神经网络先驱,最终发明了触控板),以及Synaptics的子公司Foveon(开发了一种不同寻常的多层彩色图像传感器)。Ungermann于1979年离开Zilog,并与他人共同创立了Ungermann- bass,这是一家局域网先驱。Littelfuse于2018年收购IXYS,目前拥有Zilog。IXYS在2009年收购了Zilog。

小鱼。大鱼。更大的鱼。

参考文献

费德里科·费金的口述历史,计算机历史博物馆,2004-2005

纪念:Bernard Peuto博士,Zilog的Z8000和Z8的建筑师,史蒂夫·莱布森,EEJournal.com, 2019年2月19日

“介绍Z8,第一部分:单片微型计算机在I/O和内存密集型应用方面表现出色,”Bernard L. Peuto和Gary J. Prosenko,电子杂志,1978年8月31日,128-133页

“介绍Z8,第2部分:丰富的指令,9种寻址模式使编码变得容易,”Charles Bass, Judy Estrin和Bernard L. Peuto,电子杂志,134-137页

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