Техасские инструменты TMS1000
TMS1000 представленное — семейство микроконтроллеров, компанией Texas Instruments в 1974 году. [1] [2] [3]
Он объединил 4-битный центральный процессор , постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и линии ввода-вывода (I/O) в полноценный «компьютер на кристалле». Он был предназначен для встроенных систем в автомобилях, бытовой технике, играх и измерительных приборах.
Это была первая крупносерийная машина общего назначения. [4] коммерческий микроконтроллер. В 1974 году чипы этого семейства можно было купить оптом примерно по 2 доллара за штуку. [5] К 1979 году ежегодно продавалось около 26 миллионов деталей этого семейства. [6]
TMS 1000 использовался в обучающей игрушке Speak & Spell компании Texas Instruments . [5] программируемый игрушечный автомобиль Big Trak и в электронной игре Simon . [7]
История
[ редактировать ]Серия ТМС 0100
[ редактировать ]Смитсоновский институт сообщает, что инженерам TI Гэри Буну и Майклу Кокрану удалось создать первый микроконтроллер в 1971 году. TMS1802NC представлял собой однокристальный микроконтроллер, анонсированный 17 сентября 1971 года, в котором реализован четырехфункциональный калькулятор. TMS1802NC, несмотря на свое обозначение, не входил в серию TMS 1000; позже он был переименован в TMS0102 как часть серии TMS 0100, [8] который использовался в калькуляторе TI Datamath и калькуляторе Sinclair Executive . [9]
ТМС 1000 серия
[ редактировать ]
Более поздняя серия TMS 1000 появилась на рынке в 1974 году. TI подчеркнула, что 4-битный TMS 1000 предназначен для использования в заранее запрограммированных встроенных приложениях. [10] [11] [12] [13] [14]
Компьютер-на-чипе объединяет ядро микропроцессора (ЦП), память и линии ввода-вывода ( ввод-вывод ) на одном чипе . Патент на компьютер на кристалле, который в то время назывался «патентом на микрокомпьютер» ( патент США № 4 074 351) , был выдан Гэри Буну и Майклу Дж. Кокрану из TI. Помимо этого патента, стандартное значение микрокомпьютера — это компьютер, использующий один или несколько микропроцессоров в качестве центрального процессора (ЦП), тогда как концепция, определенная в патенте, больше похожа на микроконтроллер.
Описание
[ редактировать ]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Семейство TMS1000 в конечном итоге включало варианты как исходной логики PMOS , так и NMOS и CMOS . Варианты продукта включали разные размеры ПЗУ и ОЗУ, разное количество операций ввода-вывода, а также версии без ПЗУ, предназначенные для разработки или для использования с внешним ПЗУ. Оригинальный TMS1000 имел 1024 x 8 бит ПЗУ, 64 x 4 бита ОЗУ и 23 линии ввода/вывода.
В семействе TMS1000 использовалось ПЗУ, программируемое по маске . Как только у пользователя была отлаженная программа, готовая к запуску в производство, он отправлял ее в компанию Texas Instruments, которая затем создавала специальную маску для программирования встроенного ПЗУ. ПЗУ нельзя было изменить в полевых условиях; содержимое фиксировалось по шаблонам, заложенным производителем на чип. Хотя этот процесс имел высокую первоначальную стоимость, себестоимость производства была очень низкой, что делало его пригодным для производства продукции в больших объемах (скажем, более нескольких тысяч единиц продукции, продаваемых в год).
Все внутренние пути данных процессора имели ширину 4 бита. ПЗУ программ и ОЗУ данных адресулись отдельно, как в Гарвардской архитектуре ; это стало типичной характеристикой микроконтроллеров многих других производителей.
был У АЛУ флаг переноса, указывающий на переполнение и облегчающий арифметические операции с множественной точностью. Встроенная оперативная память адресулась регистрами X и Y, где Y имел 4 бита, а X имел 2 или 3 бита в зависимости от размера ОЗУ на детали. Счетчик программ имел ширину 6 бит и имел регистры «страница» и «глава» для адресации до 2 КБ программной памяти ПЗУ.
Стека не было, но был предусмотрен регистр для хранения счетчика программ и флага переноса, позволяющий использовать один уровень подпрограммы (некоторые члены семейства допускали 2 или 3 уровня). Никакой возможности прерывания не было.
Некоторые модели имели всего 4 линии ввода-вывода, поскольку у них не было встроенного ПЗУ, а для доступа к внешней программной памяти требовалось ограниченное количество выводов корпуса. Одна версия имела специальные выходы для управления вакуумным флуоресцентным дисплеем и программируемую логическую матрицу, пригодную для управления семисегментными дисплеями . Четыре входные линии были предусмотрены для таких целей, как распознавание ввода с клавиатуры, а различное количество выходных линий было предусмотрено для управления внешними устройствами или для сканирования строк схемы матрицы клавиатуры .
Версии PMOS работали при напряжении -9 или -15 вольт и потребляли около 6 мА. Поэтому выходные логические уровни не были совместимы с логикой TTL . Детали NMOS и CMOS работали на +5 В в стиле TTL и могли взаимодействовать с логикой 5 В.
Наборы инструкций немного различались в зависимости от модели: 43 инструкции в базовом наборе и 54, доступные у некоторых членов семейства; инструкции имели длину 8 бит. Были предоставлены арифметические инструкции BCD , но не было инструкций для логического И или ИЛИ регистров.
Выполнение каждой инструкции на частях NMOS и PMOS занимало от 10 до 15 микросекунд, но некоторые части CMOS могли выполняться за 6 микросекунд. Внутренний генератор обеспечивал эффективную тактовую частоту около 0,3 МГц.
Детали TMS1000 были упакованы в двухрядные сквозные корпуса с 28 или 40 контактами, но некоторые модели для прототипирования были в корпусах с 64 контактами. Все версии имели температурный диапазон от 0 до 70 градусов С.
Поскольку они были задуманы как однокристальные встроенные системы, специальные вспомогательные микросхемы (такие как UART ). в семействе TMS 1000 специально не создавались [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Техасские инструменты (2006). «История техасских инструментов 1970-х годов» . Архивировано из оригинала 18 января 2006 года
. 1974: Представлен однокристальный микрокомпьютер TMS1000.
- ^ Техасские инструменты (2005). «Однокристальные микрокомпьютеры TMS 1000» . Архивировано из оригинала 13 февраля 2005 года. Это оригинальное объявление Texas Instruments о семействе TMS1000 в 1974 году.
- ^ Северек, Дэниел П.; Белл, К. Гордон; Ньюэлл, Аллен, ред. (1982). «Часть 3. Компьютерные классы. Раздел 1. Монолитные микрокомпьютеры» . Компьютерные структуры: принципы и примеры . МакГроу-Хилл. п. 583 . ISBN 0-07-057302-6 . Проверено 8 ноября 2017 г.
TMS1000 был представлен в 1974 году и использовался в калькуляторе SR-16.
- ^ 1974: Анонсировано семейство микроконтроллеров общего назначения (Музей истории компьютеров).
- ^ Jump up to: а б Журавски, Ричард (2009). Справочник по встраиваемым системам: Проектирование и проверка встраиваемых систем (2-е изд.). ЦРК Пресс. стр. 12–13. ISBN 978-1439807637 .
- ^ Мортон-младший, Дэвид Л.; Габриэль, Джозеф (2007). Электроника: история жизни технологии . Джу Пресс. п. 113. ИСБН 978-0801887734 .
- ^ Остин, Майкл (2016). «Ч. 1». Музыкальные видеоигры: исполнение, политика и игра . Издательство Блумсбери. ISBN 978-1501308505 .
- ^ Чипы калькуляторов Texas Instruments (Техническая информация о калькуляторе)
- ^ «Появление «калькулятора на чипе»» .
- ^ Зейтц, Фредерик; Айнспрух, Норман Г. (1998). Электронный джин: запутанная история кремния . Издательство Университета Иллинойса. п. 229. ИСБН 0252023838 . «Электронный джин: запутанная история кремния» , Фредерик Зейтц, Норман Дж. Айнспрух, Университет Иллинойса.
- ^ Патент США №. 4074351 (TMS1802NC.)
- ^ Ширрифф, Кен (30 августа 2016 г.). «Удивительная история первых микропроцессоров» . IEEE-спектр . 53 (9): 48–54. дои : 10.1109/MSPEC.2016.7551353 . S2CID 32003640 .
- ^ Аугартен, Стэн (1983). Самый широко используемый компьютер на кристалле: TMS 1000 . Нью-Хейвен и Нью-Йорк: Тикнор и Филдс. ISBN 0-89919-195-9 . Архивировано из оригинала 17 февраля 2010 г. Проверено 23 декабря 2009 г.
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ «СТАНДАРТНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР НА ЧИПЕ, АНОНСИРОВАННЫЙ КОМПАНИЕЙ TEXAS INSTRUMENTS» (Пресс-релиз). Техасские инструменты. 19 сентября 1971 г. Архивировано из оригинала 18 февраля 2006 г.
- ^ Деньги, SA (2014). Справочник данных микропроцессора (2-е изд.). Академическая пресса. стр. 35–37. ISBN 978-1483268705 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Инженерный состав Texas Instruments Incorporated, Semiconductor Group (1975). Однокристальные микрокомпьютеры MOS/LSI серии TMS 1000 (PDF) .
- — (1975). Однокристальные микрокомпьютеры MOS/LSI серии TMS 1000: Справочное руководство программиста (PDF) .
- - (декабрь 1976 г.). Руководство по данным серии TMS 1000 (PDF) .
- Ширрифф, Кен (ноябрь 2020 г.). «Реверс-инжиниринг оперативной памяти в ранних микросхемах калькуляторов Texas Instruments» .
- OpenCores (август 2021 г.). «Внедрение Verilog чипа TMS1000» .
