Zilog Z80 навършва 50 години, а open-source заместител тръгва към DIP40 силиций

Един от най-важните чипове в историята на компютрите навършва половин век. Zilog Z80 излиза на пазара през юли 1976 г. и остава в производство цели 48 години, преди Zilog да спре да приема поръчки през юни 2024 г. Точно когато оригиналът си отива, проектът z80-open-silicon на разработчика Реналдас Зиома вече има работещ силиций и се насочва към класическия DIP40 корпус — тоест drop-in заместител, който можете да пъхнете в цокъла на стар ZX Spectrum. Историята е разказана от Tom’s Hardware.

Защо Z80 е толкова важен

Проектиран от бивши инженери на Intel, Z80 е 8-битов процесор, съвместим с набора инструкции на Intel 8080, но по-евтин, по-бърз и с повече регистри. Тази комбинация го превръща в работния кон на цяло поколение техника.

Списъкът с устройства, задвижвани от Z80, е като карта на ранната компютърна ера: домашните компютри ZX Spectrum, Amstrad CPC, TRS-80 и линията MSX, конзолите Sega Master System и ColecoVision, аркадният автомат на Pac-Man, а по-късно и Nintendo Game Boy (с хибридно ядро, базирано на Z80). Дори графичните калкулатори на Texas Instruments десетилетия наред стоят на същата архитектура.

Именно затова спирането на чипа през 2024 г. беше болезнено за общността от ентусиасти. Хиляди ретро машини и съвременни DIY комплекти като RC2014 разчитат на оригиналния силиций, а запасите не са вечни.

Какво представлява новият чип

Проектът на Зиома, стартиран малко след съобщението за края на живота на Z80, е напълно open-source и минава през няколко реални производствени цикъла — не е просто симулация или FPGA.

• Първата версия е произведена на 130 nm процеса SKY130 на SkyWater чрез програмата Tiny Tapeout 7 и е потвърдена като функционираща.
• Има варианти и на 130 nm BiCMOS процеса на IHP Foundry.
• Текущата цел е класическият DIP40 корпус, реализиран чрез chip-on-board монтаж на 180 nm процеса GF180MCU на GlobalFoundries.

Ядрото вече комуникира с микроконтролери RP2040/RP2350, изпълнява тестови програми и издържа проверките за съвместимост, след като беше поправен бъг в инструкцията DAA. Остават няколко провалени теста от пакета ZEXALL, свързани с недокументирано поведение на флаговете — точно онези тъмни ъгли, които правят пълната съвместимост толкова трудна.

Целта е чипът да работи на тактовете на реалните машини — от скромните 3,5 MHz на ZX Spectrum до 10+ MHz при по-новите комплекти. Списъкът с поддържани цели вече включва ZX Spectrum (16K, 48K и 128K), Amstrad CPC, MSX1/2, Sega Master System, SG-1000, ColecoVision, TRS-80, както и модерните RC2014, Zeal 8-bit Computer и LiNC80.

Защо това има значение

Отвъд носталгията, тук има и практическа идея за съхранение. Когато производителят изостави чип, обикновено единствената опция остават стари складови наличности или пренавити стари корпуси със съмнителен произход. Open-source силиций с публично достъпна документация означава, че всеки бъдещ производствен цикъл може да се повтори — общността вече не зависи от една компания, за да поддържа хардуера жив.

Контрастът с индустрията днес е красноречив. Докато модерните процесори гонят рекорди в Geekbench с десетки ядра, тук малка група ентусиасти прекарва месеци, за да възкреси една архитектура от средата на 70-те — и го прави отворено, документирано и възпроизводимо. Същият дух движи и други хобистки проекти, като донгъла за блокиране на реклами върху 5-доларов ESP32.

Заключение

На 50 години Z80 отдавна е спрян от конвейера, но историята му е далеч от края. Благодарение на open-source подхода легендарният 8-битов процесор може да надживее собствения си производител — не като музеен експонат, а като работещ силиций, който всеки може да произведе отново. За общността от ретро ентусиасти това е може би най-подходящият подарък за юбилея.