Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Компьютер на микросхеме» TMS1000. Код даты на этой части показывает, что он был изготовлен в 1979 году. Он находится в 28-контактном пластиковом двухрядном корпусе.
Микроконтроллер Texas Instruments TMS1100 внутри электронной игры Parker Brothers Merlin .

TMS1000 представляет собой семейство микроконтроллеров введен Texas Instruments в 1974 г. [1] [2] [3]

Он объединил в себе 4-битный центральный процессор , постоянную память (ROM), память чтения / записи (RAM) и линии ввода / вывода (I / O) как законченный «компьютер на микросхеме». Он был предназначен для встраиваемых систем в автомобили, бытовой техники, игр и измерительных приборов.

Это был первый коммерческий микроконтроллер большого объема. В 1974 году чипы этого семейства можно было купить в больших объемах примерно по 2 доллара за штуку. [4] К 1979 году около 26 миллионов деталей этого семейства продавалось ежегодно. [5]

TMS 1000 использовал в собственной Texas Instruments' Speak & Spell образовательных игрушек, [4] Big Trak программируемой игрушка автомобиля и в электронной игре Саймон . [6]

История [ править ]

Серия TMS 0100 [ править ]

Смитсоновского института говорит Т.И. инженеры Гэри Бун и Майкл Кокрейн удалось создать первый микроконтроллер (также называемый микрокомпьютер) в 1971 году TMS1802NC был микроконтроллер однокристальный о котором было объявлено 17 сентября 1971 и реализованы четыре-функции калькулятора а. TMS1802NC, несмотря на свое обозначение, не входил в серию TMS 1000; Позже он был переименован в серию TMS 0100, которая использовалась в калькуляторе TI Datamath и калькуляторе Sinclair Executive . [7]

Серия TMS 1000 [ править ]

Матрица TMS1000C

Более поздняя серия TMS 1000 поступила на рынок в 1974 году. TI сделала упор на использование 4-битного TMS 1000 в предварительно запрограммированных встроенных приложениях. [8] [9] [10] [11] [12]

Компьютерно-на-чип сочетает в себе ядро микропроцессора (центральный процессор), память и ввод / вывод ( вход / выход ) линии на одном чип . Патент «компьютер на кристалле», в то время называемый «патентом микрокомпьютера», 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 процессора (ов), тогда как концепция, определенная в патенте, больше похожа на микроконтроллер.

Описание [ править ]

Семейство TMS1000 в конечном итоге включило варианты как в исходную логику PMOS, так и в NMOS и CMOS . Варианты продукта включали разные размеры ПЗУ и ОЗУ, разное количество операций ввода-вывода и версии без ПЗУ, предназначенные для разработки или для использования с внешним ПЗУ. Исходный TMS1000 имел 1024 x 8 бит ПЗУ, 64 x 4 бита RAM и 23 линии ввода / вывода.

Семейство TMS1000 использовало ПЗУ с программированием по маске . Как только пользователь получит отлаженную программу, готовую к использованию, он отправит ее в Texas Instruments, которая затем создаст специальную маску для программирования встроенного ПЗУ. ПЗУ нельзя было изменить в полевых условиях; содержимое было исправлено по шаблонам, заложенным на чипе производителем. Хотя этот процесс имел высокую начальную стоимость, себестоимость производства была очень низкой, что делало его подходящим для продукции большого объема (скажем, более нескольких тысяч проданных единиц в год).

Все внутренние тракты данных процессора имели ширину 4 бита. ПЗУ программ и ОЗУ данных рассматривались отдельно, как в архитектуре Гарварда ; это стало типичной характеристикой микроконтроллеров многих других производителей.

У ALU был флаг переноса, чтобы указать на переполнение и облегчить арифметику с множественной точностью. ОЗУ на кристалле адресуется регистрами X и Y, где X имеет 4 бита, а Y имеет 2 или 3 бита в зависимости от размера RAM на детали. Счетчик программ имел ширину 6 бит, с регистрами «страницы» и «главы» для адресации до 2 КБ памяти программ ПЗУ.

Стек не был предоставлен, но был предоставлен регистр для хранения счетчика программ и флага переноса, чтобы разрешить один уровень подпрограммы (некоторые члены семейства допускали 2 или 3 уровня). Не было возможности прерывания.

В некоторых моделях было всего 4 линии ввода / вывода, потому что у них не было встроенного ПЗУ, а для доступа к внешней памяти программ требовалось ограниченное количество выводов корпуса. Одна версия имела специальные выходы для управления вакуумным флуоресцентным дисплеем и программируемую логическую матрицу, полезную для управления семисегментными дисплеями . Четыре линии ввода были предусмотрены для таких целей, как распознавание вводов с клавиатуры, и различное количество линий вывода было предоставлено для управления внешними устройствами или для сканирования строк клавиатуры.

Версии PMOS работали от -9 или -15 В и потребляли около 6 мА. Следовательно, уровни выходной логики были несовместимы с логикой TTL . Части NMOS и CMOS работали с напряжением +5 В в стиле TTL и могли взаимодействовать с логикой 5 В.

Наборы инструкций незначительно различались в зависимости от модели: 43 инструкции в базовом наборе и 54 инструкции в некоторых членах семейства; инструкции были длиной 8 бит. Были предоставлены арифметические инструкции BCD , но не было инструкций для логического И или ИЛИ регистров. Подпрограммы были ограничены одним уровнем в некоторых частях (подпрограмма не могла вызвать другую подпрограмму), с 2 или 3 уровнями, доступными в других.

Каждая инструкция занимала от 10 до 15 микросекунд для выполнения в частях NMOS и PMOS, но некоторые части CMOS могли выполняться за 6 микросекунд. Внутренний генератор обеспечивал эффективную тактовую частоту около 0,3 мегагерца.

В TMS1000 части были упакованы в сквозных отверстиях двойных пакетов в линии с 28 или 40 штырями, но некоторые модели для создания прототипов были в 64-выводных корпусах. Все версии имели температурный диапазон от 0 до 70 градусов С.

Поскольку они были задуманы как однокристальные встраиваемые системы, в семействе TMS 1000 не было специальных микросхем поддержки UART и т. Д. [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Техасские инструменты (2006). "История 1970-х годов Texas Instruments" . Архивировано из оригинала 18 января 2006 года 1974: Вводит TMS1000 один микроЭВМ.
  2. ^ Texas Instruments (2005). «Однокристальные микрокомпьютеры TMS 1000» . Архивировано из оригинального 13 февраля 2005 года. Это оригинальное объявление Texas Instruments о семействе TMS1000 в 1974 году.
  3. ^ Siewiorek, 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 года . TMS1000 был представлен в 1974 году и использовался в калькуляторе SR-16.
  4. ^ a b Зуравски, Ричард (2009). Справочник по встроенным системам: проектирование и проверка встроенных систем (2-е изд.). CRC Press. С. 12–13. ISBN 1439807639.
  5. ^ Мортон-младший, Дэвид Л .; Габриэль, Джозеф (2007). Электроника: история жизни технологии . JHU Press. п. 113. ISBN 0801887739.
  6. ^ Остин, Майкл (2016). «Глава 1». Музыкальные видеоигры: производительность, политика и игра . Bloomsbury Publishing. ISBN 1501308505.
  7. ^ «Прибытие« Калькулятора на чипе » .
  8. ^ Зейтц, Фредерик; Эйнспрух, Норман Г. (1998). Электронный джин: запутанная история кремния . Университет Иллинойса Press. п. 229. ISBN 0252023838.«Электронный джин: запутанная история кремния» , Фредерик Зейтц, Норман Дж. Эйнспрух, Иллинойсский университет
  9. ^ Патент США № 4074351 (TMS1802NC.)
  10. ^ Shirriff, Кен (30 августа 2016). «Удивительная история первых микропроцессоров» . IEEE Spectrum .
  11. ^ Augarten, Stan (1983). Самый широко используемый компьютер на чипе: TMS 1000 . Состояние искусства: фотографическая история интегральной схемы . Нью-Хейвен и Нью-Йорк: Тикнор и Филдс. ISBN 0-89919-195-9. Архивировано 17 февраля 2010 года . Проверено 23 декабря 2009 .
  12. ^ "СТАНДАРТНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР НА ЧИПЕ, ОБЪЯВЛЕННЫЙ TEXAS INSTRUMENTS" (пресс-релиз). Инструменты Техаса. 19 сентября 1971 г.
  13. ^ Деньги, SA (2014). Справочник микропроцессоров (2-е изд.). Академическая пресса. С. 35–37. ISBN 1483268705.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Инженерный персонал компании Texas Instruments Incorporated, Semiconductor Group (1975 г.). Однокристальные микрокомпьютеры MOS / LSI серии TMS 1000 (PDF) .
  • - (1975). Однокристальные MOS / LSI-микрокомпьютеры серии TMS 1000: Справочное руководство программиста (PDF) .
  • - (декабрь 1976 г.). Руководство по данным серии TMS 1000 (PDF) .
  • Ширрифф, Кен (ноябрь 2020 г.). «Обратное проектирование памяти RAM в ранних микросхемах калькулятора Texas Instruments» .