Тошиба TLCS

TLCS — префикс, применяемый к микроконтроллерам производства Toshiba . Линейка продуктов включает несколько семейств архитектур CISC и RISC . Отдельные компоненты обычно имеют номер детали, начинающийся с «TMP». Например, TMP8048AP является членом семейства TLCS-48. ^[1]^: 11

ТЛКС-12

TLCS-12 представлял собой 12-битный микропроцессор и центральный процессор производства Toshiba. Его разработка началась в 1971 году и была завершена в 1973 году. Это был 32 -мм калибр. ² Интегральная микросхема МОП, содержащая около 2800 кремниевых вентилей , изготовленная по 6-мкм техпроцессу с логикой NMOS . Он использовался в Ford EEC системе блока управления двигателем , производство которой началось в 1974 году и пошло в серийное производство в 1975 году. Системная память включала 512-битное ОЗУ , 2 КБ ПЗУ и 2 КБ EPROM . ^[2]^[3] TLCS -12A [ jp ] , улучшенная версия TLCS-12, была анонсирована в 1975 году. ^[4]

Семейство TLCS-47

Микроконтроллеры категории TLCS-47 представляют собой 4-битные системы. Они больше не рекламируются на веб-сайте Toshiba.

Семейство TLCS-48

Семейство TLCS-48 представляло собой клоны микроконтроллера Intel MCS-48 (8048). ^[1]

Семейство TLCS-Z80

Это была серия микроконтроллеров, совместимых с Zilog Z80 .

Семейство TLCS-90

Микроконтроллеры семейства TLCS-90 используют 8-битную / 16-битную архитектуру, напоминающую Z80 . ^[1] Они больше не рекламируются на веб-сайте Toshiba.

TLCS-90 унаследовал большинство функций Z80, таких как:

семь 8-битных регистров (A, B, C, D, E, H и L),
шесть 16-битных регистров (BC, DE, HL, IX, IY и SP), три из которых представляют собой пары 8-битных регистров,
комбинированный флаг четности/переполнения,
тот EX DE,HL, EX AF,AF' и EXX 16-битные инструкции обмена, ^[1]^{: Приложение-2} и
тот LDIR и LDDR инструкции копирования памяти.

Однако есть существенные различия. В нем отсутствует отдельное адресное пространство ввода-вывода Z80, но добавляется больше гибкости комбинациям операндов, некоторые новые операции (в частности, умножение и деление) и несколько дополнительных режимов адресации :

(SP+d) и (HL+A) индексированные режимы работают аналогично (IX+d) и (IY+d)
однобайтовая « нулевая страница » адресация памяти от FF00–FFFF ₁₆
(IX) и (IY)адресация без смещения, позволяющая сохранить один байт машинного кода и сократить время выполнения
Относительно ПК длинный (от -32768 до +32767 байт от счетчика программ, а не более короткий от -128 до +127)

Большая часть функций 8-битного аккумулятора A также реализована для пары 16-битных регистров HL, например, недостающие SUB и CP инструкции и AND, XOR, и OR побитовые инструкции. ADD HL,rr реализована особенность флага от Z80. Кроме того, DJNZ BC,addrинструкция была добавлена для облегчения подсчета 16-битных циклов.

Пакеты SoC TLCS-90 включают 4-битные регистры BX и BY, которые объединяются с эффективными адресами на основе регистра IX или IY, что позволяет процессору адресовать до одного мегабайта памяти. ^[1]^{: МПУ90-16} В состав процессора входит INCX ($FF00+n) и DECX ($FF00+n) инструкции, которые полезны для выполнения арифметических операций с 20-битными указателями с использованием регистров IX и BX или регистров IY и BY.

Инструкции делятся на однобайтовые базовые и двухбайтовые расширенные инструкции. Коды операций с E0 ₁₆ по FE ₁₆ представляют собой префиксы, которые начинают расширенную инструкцию. Кодировка инструкций необычна тем, что префикс указывает один операнд расширенной инструкции и, в отличие от однобайтовых префиксов, используемых в архитектуре Z80 или x86 , за ним могут следовать байты операнда. ^[1]^{: МПУ90-23, Приложение-12} После байтов префикса второй байт кода операции определяет операцию и второй операнд.

Например, инструкция ADD (IX+127),5 кодируется как F4 7F 68 05, где первые два байта определяют адрес назначения, третий байт определяет операцию, а четвертый байт предоставляет исходный операнд.

Семейство TLCS-870

Микроконтроллеры семейства TLCS-870 (серии TLCS-870, TLCS-870/X, TLCS-870/C и TLCS-870/C1) используют 8-битную / 16-битную архитектуру, вдохновленную TLCS-90, но меньше похоже на Z80.

TLCS-870 является оригинальным с 16-битным адресным пространством, которое было расширено в двух разных направлениях:

TLCS-870/X расширяет архитектуру до 20 бит с возможностью обратной совместимости. ^[5]
TLCS-870/C сохраняет 16-битное адресное пространство и обеспечивает совместимый язык ассемблера , но меняет кодировку инструкций. ^[5] другой объектный код . поэтому требуется
TLCS-870/C1 — это вариант 870/C, совместимый с предыдущими версиями, с небольшими расширениями. ^[6]

Семейство TLCS-900

Семейство TLCS-900 унаследовало большинство функций архитектуры TLCS-90 и включает 32-битные регистры и 24-битную адресную шину. Большинство реализаций (TLCS-900, ^[7] ТЛКС-900/Л, ^[7] Серии TLCS-900/H и TLCS-900/L1) имеют 16-битные внутренние пути данных, как и MC68000 , тогда как серия TLCS-900/H1 имеет внутреннюю ширину 32 бита (как MC68020 ).

Набор команд в основном совместим с TLCS-90, хотя двоичная кодировка отличается. ^[7]^{: 182–184} Реализована такая же схема кодирования режима адресации перед кодом операции инструкции и дополнительными операндами. Ранние модели поддерживали как «минимальный режим», в котором банковские регистры и счетчик программ имели ширину 16 бит, так и «максимальный режим», в котором все 32-битные регистры общего назначения. В более поздних моделях минимальный режим отсутствовал.

В максимальном режиме имеется 4 банка по четыре 32-битных регистра, каждый из которых можно разбить на две 16-битные половины или четыре 8-битные четверти. В минимальном режиме ранних моделей имеется 8 банков по четыре 16-битных регистров, которые можно разбить на 8-битные половины. Процессор может использовать текущий банк (на который указывает RFP поле в 16-битном регистре состояния SR), предыдущий банк, совместимый со схемой альтернативных регистров TLCS-90, или любой произвольный номер банка от 0 до 7. Существует также фиксированный набор из четырех 32-битных регистров. , причем один из них служит указателем стека. Ранние модели имели два отдельных указателя стека для пользовательского и системного режимов. Обычно с помощью 3-битного кода можно адресовать только набор из 8 регистров; для адресации всех регистров требуется дополнительный 6/8-битный байт кода, который можно вставить только в операнд режима адресации с префиксом, что ограничивает то, какие комбинации регистров могут использоваться для операндов источника и назначения. ^[7]

Регистр F (младшая 8-битная половина 16-битного регистра SR) имеет альтернативный регистр, называемый F'. Выполнение EX AF,AF' из TLCS-90 требует выполнения обоих EX A,A' и EX F,F'.

TLCS-900 также включает в себя 4 канала передачи «microDMA», каждый из которых имеет программируемые адреса источника и назначения, количество передач, размеры данных (байт, слово и длинное слово) и различные режимы передачи. Они запускаются так же, как обычные прерывания, и прерывают выполнение программы в процессе передачи.

Модель TLCS-900/H наиболее широко использовалась в Neo Geo Pocket и Neo Geo Pocket Color .

Особенности и различия

Современные процессоры TLCS обладают некоторыми или всеми из следующих функций:

многофункциональные двунаправленные порты ввода-вывода общего назначения с дополнительными встроенными подтягивающими резисторами
программируемая маска , одноразовое программирование , флэш-память или EEPROM ПЗУ типа без ROM. . Также доступны версии
различные последовательные интерфейсы:
- I²C
- Синхронные/асинхронные последовательные периферийные устройства ( UART /USART) (используются с RS-232 , RS-485 и др.)
- Шина последовательного периферийного интерфейса (SPI)
- USB
сторожевой таймер (WDT)
мультиплексированные 10-битные аналого-цифровые преобразователи ; Цифро-аналоговые преобразователи
двойные входы тактовой частоты и оперативное переключение тактовой частоты путем выбора различных значений передачи ( делитель частоты ), что позволяет использовать либо низкочастотные режимы с низким энергопотреблением, либо высокопроизводительные высокочастотные режимы.
предварительно масштабируемые 8-битные и 16-битные таймеры (могут использоваться как программируемые интервальные таймеры )
8-битная и 16-битная широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и программируемая генерация импульсов (PPG)
питания диапазон напряжения от 1,8 до 5,5 Вольт
внешнее прерываниями управление
Генератор шаблонов , подходящий для шаговым двигателем управления
выбора/ожидания чипа Контроллер
различные держателей чипов форматы

Поскольку спрос на эти функции сильно различается в зависимости от требований конкретного проекта (низкое энергопотребление, большое количество портов ввода-вывода и т. д.), клиенты могут выбирать из широкого спектра различных версий.

Инструменты разработки

Toshiba предлагает ANSI C- совместимый C компилятор и ассемблер . Ни один из инструментов не доступен бесплатно.

Бесплатный компилятор C для малых устройств поддерживает TLCS-90.

Есть проект по портированию ассемблера GNU на семейство TLCS-900.

The Macroassembler AS Альфреда Арнольда [1] — это бесплатный ассемблер, поддерживающий семейства TLCS-47, TLCS-870, TLCS-90, TLCS-900 и TLCS-9000.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж 8-битный микроконтроллер: TLCS-48, -90 (PDF) . Тошиба. Ноябрь 1988 г. Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2020 г. Альтернативный URL
^ «1973: 12-битный микропроцессор управления двигателем (Toshiba)» (PDF) . Музей истории полупроводников Японии . Проверено 27 июня 2019 г.
^ Белзер, Джек; Хольцман, Альберт Г.; Кент, Аллен (1978). Энциклопедия компьютерных наук и технологий: Том 10 - Линейная и матричная алгебра микроорганизмов: компьютерная идентификация . ЦРК Пресс . п. 402. ИСБН 9780824722609 .
^ «Новый прогресс HPC (54-й) — 1975 (b) —» Проверено 20 ноября 2023 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Хейвуд, Дэвид. «Исходный код MAME: src/devices/cpu/tlcs870/tlcs870d.cpp» . Гитхаб . Проверено 25 апреля 2020 г.
^ «Набор инструкций серии TLCS-870/C1» (PDF) . Полупроводниковая компания Toshiba Corporation. 16 декабря 2008 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Руководство пользователя 16-битного микроконтроллера серии TLCS-900» (PDF) . Корпорация Тошиба. 1994 г. - через Bitsavers.org.

Внешние ссылки

[TLCS-48-90-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж 8-битный микроконтроллер: TLCS-48, -90 (PDF) . Тошиба. Ноябрь 1988 г. Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2020 г. Альтернативный URL

[shmj-1973-toshiba-2] «1973: 12-битный микропроцессор управления двигателем (Toshiba)» (PDF) . Музей истории полупроводников Японии . Проверено 27 июня 2019 г.

[Belzer-3] Белзер, Джек; Хольцман, Альберт Г.; Кент, Аллен (1978). Энциклопедия компьютерных наук и технологий: Том 10 - Линейная и матричная алгебра микроорганизмов: компьютерная идентификация . ЦРК Пресс . п. 402. ИСБН 9780824722609 .

[4] «Новый прогресс HPC (54-й) — 1975 (b) —» Проверено 20 ноября 2023 г.

[mame-5] Перейти обратно: ^а ^б Хейвуд, Дэвид. «Исходный код MAME: src/devices/cpu/tlcs870/tlcs870d.cpp» . Гитхаб . Проверено 25 апреля 2020 г.

[6] «Набор инструкций серии TLCS-870/C1» (PDF) . Полупроводниковая компания Toshiba Corporation. 16 декабря 2008 г.

[tlcs900-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Руководство пользователя 16-битного микроконтроллера серии TLCS-900» (PDF) . Корпорация Тошиба. 1994 г. - через Bitsavers.org.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]