ज़िलॉग Z8000

Z8000 ("ज़ी-" या "ज़ेड-आठ-हज़ार") एक 16-बिट माइक्रोप्रोसेसर है जिसे 1979 के प्रारंभ में ज़िलॉग द्वारा प्रस्तुत किया गया था। निर्माण कला बर्नार्ड प्यूटो द्वारा डिज़ाइन किया गया था जबकि तर्क और भौतिक कार्यान्वयन मासाटोशी द्वारा किया गया था, जो लोगों के एक छोटे समूह द्वारा सहायता प्रदान की गई थी। युग के अधिकांश डिजाइनों के विपरीत, Z8000 ने माइक्रोकोड का उपयोग नहीं किया जिससे इसे मात्र 17,500 ट्रांजिस्टर में लागू किया जा सके।

Z8000 ज़िलॉग Z80 संगत नहीं था, यद्यपि इसमें कई ठीक प्रकार से प्राप्त डिज़ाइन टिप्पणियाँ सम्मिलित थी जिन्होंने Z80 को लोकप्रिय बना दिया था। इनमें से इसके प्रोसेसर रजिस्टर को संयोजित करने और एक बड़े रजिस्टर के रूप में उपयोग करने की क्षमता थी - जबकि Z80 ने दो 8-बिट रजिस्टरों को एक 16-बिट रजिस्टर के रूप में उपयोग करने की अनुमति दी, Z8000 ने दो 16-बिट की अनुमति देकर इसका विस्तार किया 32-बिट रजिस्टर के रूप में संचालित करने के लिए रजिस्टर करता है, या चार 64-बिट रजिस्टर के रूप में संचालित करने के लिए। ये संयुक्त रजिस्टर गणितीय कार्यों के लिए विशेष रूप से उपयोगी थे।

यद्यपि यह अपने युग के लिए एक आकर्षक डिजाइन था, और 1980 के दशक के प्रारंभ में इसका कुछ उपयोग देखा गया था, यह कभी भी Z80 जितना लोकप्रिय नहीं था। यह 16-बिट इंटेल 8086 (अप्रैल 1978) के बाद जारी किया गया था और कम खर्चीले इंटेल 8088 के समान समय, और मोटोरोला 68000 (सितंबर 1979) से कुछ महीने पूर्व, जिसमें 32-बिट निर्देश समूह निर्माण कला था और साधारणतया था दुगुनी तीव्रता से।

ज़िलॉग Z80000 एक 32-बिट फॉलो-ऑन डिज़ाइन था, जिसे 1986 में जारी किया गया था।

विशेषताएं
Z8000 को प्रारम्भ में दो संस्करणों में भेजा गया था; Z8001 एक पूर्ण 23-बिट बाहरी एड्रेस बस के साथ इसे 8 मेगाबाइट मेमोरी तक पहुंचने की अनुमति देता है, और Z8002, जो 64 किलोबाइट मेमोरी की अनुमति देने के लिए मात्र 16-बिट पताभिगमन का समर्थन करता है। इसने Z8002 को आठ कम पिनों की अनुमति दी, एक छोटे 40-पिन दोहरे इनलाइन पैकेज प्रारूप में शिपिंग जिसने इसे लागू करने के लिए कम खर्चीला बना दिया।

श्रृंखला को बाद में क्रमशः Z8003 और Z8004, Z8001 और Z8002 के अद्यतन संस्करणों को सम्मिलित करने के लिए विस्तारित किया गया था। इन संस्करणों को वास्तविक मेमोरी के लिए श्रेष्ठ समर्थन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, विभाजन दोष (परीक्षण और समूह) को इंगित करने के लिए नवीन स्थिति रजिस्टरों को जोड़ना और एक निरस्त क्षमता प्रदान करना।

रजिस्टर
प्रोसेसर रजिस्टर में सोलह 16-बिट सामान्य प्रयोजन रजिस्टर सम्मिलित थे, जिन्हें R0 से R15 तक लेबल किया गया था। रजिस्टरों को आठ 32-बिट रजिस्टरों में जोड़ा जा सकता है, जिन्हें RR0/RR2/../RR14 लेबल किया गया है, या चार 64-बिट रजिस्टरों में, RQ0/RQ4/RQ8/RQ12 लेबल किया गया है। पूर्व आठ रजिस्टरों को भी सोलह 8-बिट रजिस्टरों में उप-विभाजित किया जा सकता है, जिन्हें RL0 लेबल किया गया है, यद्यपि निचले बाइट के लिए RL7 और ऊपरी (उच्च) बाइट के लिए RH7 के माध्यम से RH0। रजिस्टर R15 को स्टैक (डेटा स्ट्रक्चर) पॉइंटर (कंप्यूटर प्रोग्रामिंग) के रूप में नामित किया गया है। Z8001 पर, रजिस्टर R14 का उपयोग स्टैक पॉइंटर में एक निश्चित समायोजन जोड़ने के लिए किया जाता है, और समान समायोजन को सम्मिलित करने के लिए प्रोग्राम गणक को 32-बिट्स तक विस्तारित किया जाता है।

फ्लैग रजिस्टर में बिट 14 द्वारा चयनित उपयोगकर्ता प्रकार (सामान्य) और पर्यवेक्षक प्रकार दोनों थे। पर्यवेक्षक प्रकार में, स्टैक रजिस्टर प्रणाली स्टैक की ओर इंगित करते हैं और सभी विशेषाधिकार प्राप्त निर्देश उपलब्ध हैं। उपयोगकर्ता प्रकार में, स्टैक रजिस्टर सामान्य स्टैक को इंगित करता है और सभी विशेषाधिकार प्राप्त निर्देश एक गलती उत्पन्न करेंगे। अलग-अलग प्रकार और स्टैक होने से उपयोगकर्ता प्रोग्राम और एक ऑपरेटिंग प्रणाली के बीच संदर्भ स्विच के प्रोग्राम में बहुत वृद्धि होती है।



मेमोरी संचालन
इससे पूर्व Z80 के जैसे, Z8000 में गतिशील रैम को स्वचालित रूप से रीफ्रेश करने के लिए एक प्रणाली सम्मिलित था। अधिकांश प्रणालियों में यह सामान्य रूप से वीडियो प्रोग्राम नियंत्रक या बाहरी तर्क द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यह अलग रिफ्रेश काउंटर (आरसी) रजिस्टर के माध्यम से कार्यान्वित किया गया था जो मेमोरी के वर्तमान अद्यतन पृष्ठ को रखता था। आरसी के सबसे महत्वपूर्ण बिट, बिट 15 को 1 पर समूह करके सुविधा को प्रारम्भ किया गया है। निम्नलिखित छह बिट्स, 14 से 9 तक एक दर है, जिसे प्रत्येक चौथे घड़ी चक्र के संदर्भ में मापा जाता है। एक मानक 4 मेगाहर्ट्ज घड़ी के साथ, जो प्रत्येक 1 से 64 माइक्रोसेकंड पर रिफ्रेश कॉल करने की अनुमति देती है। शेष 8 बिट रिफ्रेश करने के लिए मेमोरी में एक पंक्ति का चयन करें।

Z8000 ने 7-बिट खंड संख्या और 16-बिट समायोजन के साथ खंडित मेमोरी प्रतिचित्र का उपयोग किया। दोनों संख्याओं को Z8001 पर पिन द्वारा दर्शाया गया था, जिसका अर्थ है कि यह सीधे 23-बिट मेमोरी, या 8 एमबी को संबोधित कर सकता है। निर्देश मात्र 16-बिट समायोजन तक सीधे पहुंच सकते हैं। इसने निर्देश प्रारूप को छोटा करने की अनुमति दी; 23-बिट एड्रेस तक सीधी पहुंच वाली प्रणाली को कोड में निर्दिष्ट प्रत्येक एड्रेस के लिए मेमोरी से तीन बाइट (24-बिट) पढ़ने की आवश्यकता होगी, इस प्रकार 16-बिट बस पर दो पढ़ने की आवश्यकता होगी। खंडों के साथ, एड्रेस को मात्र एक 16-बिट पढ़ने की आवश्यकता होती है जिसे पूरा एड्रेस बनाने के लिए खंड संख्या में जोड़ा जाता है। खंड संख्या को मात्र तभी अपडेट करने की आवश्यकता होती है जब डेटा 16-बिट/64 केबी सीमाओं को पार कर जाता है।

आंतरिक रूप से प्रदर्शित होने पर, एड्रेस सभी 32 बिट लंबे थे। इसमें ऊपरी 16-बिट शब्द सम्मिलित था जिसमें बिट 15 में अग्रणी 0, 7-बिट खंड संख्या और फिर 8 शून्य थे। इसे संगृहीत करने के लिए अधिक मेमोरी की आवश्यकता होती है, क्योंकि प्रत्येक 23-बिट एड्रेस में 32 बिट्स रजिस्टर स्थान का उपयोग किया जाता है, परन्तु एड्रेस को 16-बिट रजिस्टरों में सफाई से संग्रहीत करने की अनुमति दी जाती है और स्टैक से अधिक आसानी से बढ़ाया और पॉप किया जा सकता है, जो कि 16-बिट शब्द।

वैकल्पिक 48-पिन Z8010 मेमोरी प्रबंधन इकाई (MMU) ने सीपीयू से 23-बिट एड्रेस को 24-बिट एड्रेस में अनुवाद करके मेमोरी प्रतिचित्र को 16 एमबी तक बढ़ा दिया। आंतरिक रूप से, यह रैम में उस खंडों के भौतिक स्थान के लिए 64 खंडों और 8-बिट पॉइंटर की एक सूची रखता है। जब सीपीयू ने एक विशेष खंड तक पहुंचने का प्रयत्न किया, तो Z8010 एड्रेस बस में 8-बिट एड्रेस में अनुवाद करेगा, और फिर अपरिवर्तित पर 16-बिट समायोजन समीप करेगा। इसने कई प्रोग्रामों को भौतिक रैम में फैलाने की अनुमति दी, प्रत्येक को काम करने के लिए अपना स्थान दिया, जबकि यह विश्वास करते हुए कि वे पूरे 8 एमबी रैम तक पहुंच रहे थे। 64 खंडों से संपूर्ण मेमोरी तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए खंडों परिवर्तनशील लंबाई के थे, जो 64 केबी तक विस्तृत थे। यदि 64 से अधिक खंडों की आवश्यकता होती है, तो एकाधिक Z8010 का उपयोग किया जा सकता है। जारी के समय Z8010 उपलब्ध नहीं था, और अंततः नौ महीने से एक वर्ष विलंब हो गई।

Z8003/Z8004 के जारी करने के साथ, Z8015 को पंक्ति में जोड़ा गया, पृष्ठांकित मेमोरी सपोर्ट जोड़ा गया। मुख्य अंतर यह है कि Z8015 मेमोरी को 64 2 केबी खंड में विभाजित करता है, जबकि Z8010 मेमोरी को 64 चर-आकार के खंड में विभाजित करता है, प्रत्येक 64 केबी तक। इसके अतिरिक्त, Z8015 खंड संख्या को 7 से 12 बिट्स तक विस्तारित करता है, और फिर मूल 16-बिट समायोजन के ऊपरी बिट्स को प्रत्यादिष्ट करते हुए, 23-बिट समग्र एड्रेस के सबसे महत्वपूर्ण बिट्स के रूप में उनका उपयोग करता है। इस पहुंच योजना का लाभ यह है कि हार्ड ड्राइव पर 2 केबी खंड को पढ़ना या लिखना आसान है, इसलिए यह पैटर्न अधिक निकटता से मेल खाता है कि अंततः एक सेगफाल्ट पर क्या होगा।

अन्य विशेषताएं
Z8000 पर पाई जाने वाली एक असामान्य विशेषता, जो सामान्यतः मिनी कंप्यूटर से जुड़ी होती है, दिष्‍ट अवरोध के लिए प्रत्यक्ष समर्थन थी। अवरोध का उपयोग बाहरी उपकरणों द्वारा प्रोसेसर को सूचित करने के लिए किया जाता है कि कुछ स्थिति पूरी हो गई है; एक सामान्य उपयोग यह इंगित करना है कि फ्लॉपी डिस्क पढ़ने जैसी धीमी प्रक्रिया से डेटा अब उपलब्ध है और सीपीयू डेटा को मेमोरी में पढ़ सकता है।

सामान्यतः छोटी मशीनों पर, एक अवरोध विशेष कोड को चलाने का कारण बनता है जो विभिन्न स्थिति बिट्स और मेमोरी स्थानों की जांच करता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि यथार्थतः किस उपकरण को अवरोध कहा जाता है और क्यों। कुछ डिज़ाइनों में, विशेष रूप से जो वास्तविक काल कंप्यूटिंग के लिए अभिप्रेत हैं, किसी विशेष उपकरण को संभालने वाले कोड के लिए कुछ मेमोरी को प्वाइंटरों या दिष्‍ट के समूह के रूप में अलग रखा जाता है। अवरोध उत्पन्न करने वाले उपकरण तब कुछ स्थिति निर्धारित करते हैं, सामान्यतः सीपीयू पर पिन के माध्यम से, एक दिष्‍ट अवरोध संख्या, एन को इंगित करने के लिए।. यह अवरोध संचालन कोड को सरल बनाने के साथ-साथ अतिरिक्त संचालन से बचकर अवरोध शोधन को बहुत तीव्र कर सकता है।

Z8000 में, एक नवीन रजिस्टर दिष्‍ट, न्यू प्रोग्राम स्टेटस एरिया पॉइंटर का समर्थन करता है। यह एक रजिस्टर में एक मेमोरी एड्रेस के समान था, जिसमें दो 16-बिट मान सम्मिलित थे, जिसमें ऊपरी 16-बिट्स खंड संख्या रखते थे। निचले 16-बिट्स को तब आधे में विभाजित किया गया था, ऊपरी 8-बिट में ऑफसमूह और निचले 8-बिट्स रिक्त थे। किसी विशेष दिष्‍ट को कॉल करने के लिए, बाहरी उपकरण ने एड्रेस बस पर कम 8-बिट्स (या कुछ मामलों में 9) प्रस्तुत किए, और पूर्ण दिष्‍ट एड्रेस तब तीन मानों से बनाया गया था।

Z8000 सीपीयू आधारित प्रणाली
1980 के दशक के प्रारंभ में, ज़िलॉग Z8000 सीपीयू डेस्कटॉप-आकार की यूनिक्स मशीनों के लिए लोकप्रिय था। नेटवर्किंग के सामान्य होने से पूर्व इन कम लागत वाली यूनिक्स प्रणालियों ने छोटे व्यवसायों को एक वास्तविक बहु-उपयोगकर्ता प्रणाली चलाने और संसाधनों (डिस्क, प्रिंटर) को साझा करने की अनुमति दी। उनके समीप सामान्यतः बिल्ट-इन ग्राफिक्स के अतिरिक्त मात्र RS-232 आनुक्रमिक पोर्ट (4-16) और समानांतर पोर्ट होते थे, जैसा कि उस समय के सर्वर के लिए विशिष्ट था।

Z8000-आधारित कंप्यूटर प्रणाली में ज़िलॉग की अपनी प्रणाली 8000 श्रृंखला, साथ ही अन्य निर्माता सम्मिलित हैं:
 * जनवरी 1980: गोमेद प्रणाली्स द्वारा बनाए गए C8002 ने Z8001 का उपयोग किया, ओनिक्स प्रणाली्स III चलाया, C और फोरट्रान 77 संकलक के साथ आया, और साथ ही एक कोबोल संकलक भी उपलब्ध था। इसमें 8 क्रमिक पोर्ट, 1 QIC टेप ड्राइव, एक सिंगल 8 हार्ड ड्राइव और लागत ~$25k थी। मुख्य प्रोसेसर ने डिस्क, टेप और क्रमिक IO संचालन को एक दूसरे बोर्ड पर Z80 प्रोसेसर पर लोड किया।
 * 1982: ओलिवेटी M20, एक गैर-आईबीएम-संगत पीसी जो ओलिवेटी पीसीओएस चलाती थी, जो कॉसमॉस या सीपी/एम 8000 का व्युत्पन्न है।
 * 1980-1986: ओलिवेत्ति लाइनिया 1 एस1000, एस6000, एम30, एम40, एम50, एम60, एम70। ओलिवेटी के ये मिनीकंप्यूटर सभी BCOS/COSMOS चलाते थे।
 * 1985: रद्द किया गया कप्रकारोर 900 कंप्यूटर प्रोजेक्ट
 * 1987-1989: पूर्वी जर्मन EAW (इलेक्ट्रो-अपरेट-वेर्के) ने Z8000 के पूर्वी जर्मन U8000 क्लोन पर आधारित कार्य केंद्र/बहुउपयोगकर्ता प्रणाली P8000 का उत्पादन किया।

ज़िलॉग S8000 कंप्यूटर यूनिक्स के एक संस्करण के साथ आया जिसे ज़ीउस (ज़िलॉग वर्धित यूनिक्स प्रणाली) कहा जाता है। ज़ीउस यूनिक्स संस्करण 7 का एक पोर्ट था और इसमें वह सम्मिलित था जिसे 'बर्कले संवर्द्धन' कहा जाता था। ज़ीउस में आरएम/कोबोल (रयान मैकफारलैंड कोबोल) नामक कोबोल का एक संस्करण सम्मिलित था। RM/कोबोल की उपलब्धता ने कई व्यावसायिक अनुप्रयोगों को जल्दी से S8000 कंप्यूटर में पोर्ट करने की अनुमति दी, यद्यपि इससे इसकी दीर्घकालिक सफलता में सहायता नहीं मिली। S8000 को संयुक्त राज्य में आंतरिक राजस्व सेवा और कर तैयार करने वालों के साथ कुछ सफलता मिली, जिन्होंने इलेक्ट्रॉनिक रूप से दर्ज कर वापसी के प्रसंस्करण के लिए मॉडल का उपयोग किया।

ज़ेनिक्स ऑपरेटिंग प्रणाली का एक Z8000 संस्करण था।

नामको ने अपने पोल पोजीशन और पोल पोजीशन II आर्केड गेम्स में Z8000 शृंखला का उपयोग किया। मशीनों ने दो Z8002, Z8000 के 64 केबी संस्करणों का उपयोग किया।

सैन्य डिजाइनों के भीतर उपकरण को सम्मिलित करने की सूचना दी संभवतः ज़िलॉग Z16C01/02 सीपीयू के आकार में अभी तक Z8000 के निरंतर अस्तित्व के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान करता है। साथ ही, सेंट्रल एयर डेटा कंप्यूटर (एससीएडीसी) Z8002 का उपयोग कर रहा था। ज़िलॉग से जीवन समाप्ति की सूचना 2012 में भेजी गयी थी ।

सीमित सफलता
जबकि Z8000 ने 1980 के दशक के प्रारंभ में कुछ उपयोग देखा था, इसे अन्य डिजाइनों के लिए अपेक्षाकृत जल्दी से पारित कर दिया गया था।

ज़िलॉग के तत्कालीन सीईओ फेडेरिको फागिन ने बाद में सुझाव दिया कि यह एक्सान की उद्यम पूंजी शाखा, एक्सान उद्यम के साथ ज़िलॉग की वित्तपोषण व्यवस्था के कारण था। उद्यम ने कंप्यूटर क्षेत्र में कई निवेश किए थे, और 1980 के दशक के प्रारंभ तक बड़े प्रणाली स्थान में स्वयं को आईबीएम के प्रतियोगी के रूप में स्थापित कर रहा था। फागिन का सुझाव है कि इस प्रकार आईबीएम ने ज़िलॉग को एक प्रतियोगी के रूप में देखा, और परिणामस्वरूप Z8000 पर विचार करने से अस्वीकृत कर दिया।

यद्यपि, 1980 के दशक के प्रारंभ में डिजाइनरों के लिए उपलब्ध विकल्पों की एक परीक्षा से एड्रेस चलता है कि Z8000 अधिक लोकप्रिय नहीं होने के और भी कारण हैं:

बाइट सीव के असेंबली भाषा संस्करणों की तुलना करने पर, कोई देखता है कि 5.5 मेगाहर्ट्ज Z8000 का 1.1 सेकंड प्रभावशाली है जब इसके स्थान पर 8-बिट डिज़ाइन की तुलना की जाती है, जिसमें ज़िलॉग का 6.8 सेकंड पर 4 मेगाहर्ट्ज Z80 और 13.9 पर लोकप्रिय 1 मेगाहर्ट्ज़ एमओएस 6502 सम्मिलित है। यहां तक ​​कि नवीन 1 मेगाहर्ट्ज मोटोरोला 6809 भी 5.1 सेकेंड पर अत्यधिक धीमा था। यह 8 मेगाहर्ट्ज इंटेल 8086 के विरुद्ध भी अच्छा प्रोग्राम करता है, जो 1.9 सेकंड में बदल जाता है, या कम खर्चीला 5 मेगाहर्ट्ज इंटेल 8088 4 सेकंड में बदल जाता है।

जबकि इंटेल प्रोसेसर आसानी से Z8001 से श्रेष्ठ प्रोग्राम कर रहे थे, उन्हें 40-पिन डीआईपी में पैक किया गया था, जिससे उन्हें 48-पिन Z8001 की तुलना में लागू करना कम खर्चीला हो गया था। Z8002 में 40-पिन पैकेज का भी उपयोग किया गया था, परन्तु इसमें 16-बिट एड्रेस बस थी जो मात्र 64 केबी रैम तक पहुंच सकती थी, जबकि इंटेल प्रोसेसर में 20-बिट बस थी जो 1 एमबी रैम तक पहुंच सकती थी। आंतरिक रूप से, Z8000 के 23-बिट एड्रेस 16-बिट आधार एड्रेस और अलग खंड रजिस्टरों का उपयोग करके इंटेल की सरल प्रणाली की तुलना में अधिक जटिल थे। कम लागत वाले विकल्प की अन्वेषण करने वालों के लिए बड़ी मात्रा में मेमोरी (तब क्या था) तक पहुंचने में सक्षम, इंटेल डिजाइन प्रतिस्पर्धी थे और एक वर्ष पूर्व उपलब्ध थे।

शुद्ध प्रोग्राम की अन्वेषण करने वालों के लिए, Z8000 1979 के प्रारंभ में उपलब्ध सबसे तीव्र सीपीयू था। परन्तु यह मात्र कुछ महीनों की अवधि के लिए ही सही था। 16/32-बिट 8 मेगाहर्ट्ज मोटोरोला 68000 उसी वर्ष बाद में बाजार में आया और उसी सीव परीक्षण पर 0.49 सेकंड के समय में Z8000 की तुलना में दोगुनी तीव्रता से मुड़ता है । यद्यपि इसने 64-पिन डीआईपी लेआउट का उपयोग किया, जो 40-पिन से अधिक पर जाने के इच्छुक थे, उनके लिए यह भुगतान करने के लिए एक छोटी सी कीमत थी जो कि इसके युग का अब तक का सबसे तीव्र प्रोसेसर था। इसके 32-बिट निर्देश और रजिस्टर, फ्लैट 16 एमबी पताभिगमन के साथ 24-बिट एड्रेस बस के साथ मिलकर, इसे डिजाइनरों के लिए और अधिक आकर्षक बनाते हैं, जिसे फागिन स्वीकार करते हैं।

इसकी समस्याओं को जोड़ने के लिए, जब Z8000 पहली बार जारी किया गया था तो इसमें कई बग सम्मिलित थे। यह इसके जटिल निर्देश विकोडक के कारण था, जो युग के अधिकांश प्रोसेसरों के विपरीत, माइक्रोकोड का उपयोग नहीं करता था और सीधे सीपीयू में लागू तर्क पर निर्भर था। इसने डिजाइन को सूक्ष्म कूट संगृहीत और संबंधित डिकोडिंग तर्क को समाप्त करने की अनुमति दी, जिससे ट्रांजिस्टर की संख्या 17,500 तक कम हो गई। इसके विपरीत, समकालीन इंटेल 8088 ने 29,000 ट्रांजिस्टर का उपयोग किया, जबकि मोटोरोला 68000 कुछ महीनों बाद 68,000 उपयोग किया।

दूसरा स्रोत
कई तृतीय पक्षों ने एएमडी, एसटीमाइक्रोइलेक्ट्रॉनिक, तोशीबा और तीव्र निगम सहित Z8000 का निर्माण किया।