Texas Instruments TMS1000 - Texas Instruments TMS1000

„Počítač na čipu“ TMS1000. Datový kód v této části ukazuje, že byl vyroben v roce 1979. Je v 28pólovém plastovém obalu s dvojitou řadou.
Mikrokontrolér Texas Instruments TMS1100 uvnitř elektronické hry Parker Brothers Merlin .

TMS1000 je rodina mikrokontrolérů zavedených Texas Instruments v roce 1974.

Kombinovala 4bitovou centrální procesorovou jednotku , paměť jen pro čtení (ROM), paměť s náhodným přístupem (RAM) a vstupně/výstupní (I/O) řádky jako kompletní „počítač na čipu“. Byl určen pro vestavěné systémy v automobilech, spotřebičích, hrách a měřicích přístrojích.

Jednalo se o první velkoobjemový komerční mikrokontrolér. V roce 1974 bylo možné čipy v této rodině zakoupit v objemu přibližně za 2 dolary za kus. Do roku 1979 bylo v této rodině ročně prodáno asi 26 milionů dílů.

TMS 1000 byl použit ve vlastní vzdělávací hračce Texas Instruments Speak & Spell , programovatelném autíčku Big Trak a v elektronické hře Simon .

Dějiny

Řada TMS 0100

Smithsonian Institution říká TI inženýrů Gary Boone a Michael Cochran podařilo vytvořit první mikrokontrolér (nazývané také mikropočítačem) v roce 1971. TMS1802NC byl jednočipový mikroprocesor, který byl oznámen 17.září 1971 a uskutečnil kalkulačku čtyři funkce. TMS1802NC, navzdory svému označení, nebyl součástí řady TMS 1000; později byl redesignován jako součást řady TMS 0100, která byla použita v kalkulačce TI Datamath a kalkulačce Sinclair Executive .

Řada TMS 1000

Kostka TMS1000C

Pozdější řada TMS 1000 šla na trh v roce 1974. TI zdůraznil 4bitový TMS 1000 pro použití v předprogramovaných vestavěných aplikacích.

Počítač na čipu kombinuje řádky mikroprocesorového jádra (CPU), paměti a I/O ( vstup/výstup ) do jednoho čipu . Patent počítač na čipu, v té době nazývaný „patent mikropočítače“, americký patent 4 074 351 , byl udělen Garymu Boonovi a Michaelu J. Cochranovi z TI. Kromě tohoto patentu je standardním významem mikropočítače počítač využívající jeden nebo více mikroprocesorů jako CPU (CPU), zatímco koncept definovaný v patentu je více podobný mikrokontroléru.

Popis

Rodina TMS1000 nakonec zahrnula varianty jak v původní logice PMOS, tak také v NMOS a CMOS . Variace produktu zahrnovaly různé velikosti ROM a RAM, různé počty vstupů/výstupů a verze bez ROM určené pro vývoj nebo pro použití s ​​externí ROM. Původní TMS1000 měl 1024 x 8 bitů ROM, 64 x 4 bitů RAM a 23 vstupních/výstupních řádků.

Rodina TMS1000 používala masku programovanou ROM . Jakmile má uživatel připravený laděný program k produkci, odešle jej do společnosti Texas Instruments, která poté vytvoří speciální masku pro programování ROM na čipu. ROM nelze v poli změnit; obsah byl fixován vzory stanovenými na čipu výrobcem. I když měl tento proces vysoké počáteční náklady, výrobní náklady byly velmi nízké, takže byl vhodný pro velkoobjemové produkty (řekněme více než několik tisíc kusů prodaných ročně).

Všechny interní datové cesty procesoru byly široké 4 bity. Programová ROM a datová RAM byly samostatně řešeny jako v harvardské architektuře ; toto se stalo typickou charakteristikou mikrokontrolérů mnoha dalších výrobců.

ALU měl nést vlajku pro indikaci přetečení a usnadnit více precizní aritmetiku. RAM na čipu byla řešena pomocí registrů X a Y, kde X mělo 4 bity a Y mělo 2 nebo 3 bity v závislosti na velikosti paměti RAM na součásti. Čítač programu byl široký 6 bitů, přičemž registry „stránky“ a „kapitoly“ adresovaly až 2 kB paměti programu ROM.

Nebyl poskytnut žádný zásobník, ale byl poskytnut registr pro uložení čítače programu a příznaku přenosu, aby byla povolena jedna úroveň podprogramu (někteří členové rodiny povolili 2 nebo 3 úrovně). Nebylo poskytnuto žádné zařízení pro přerušení.

Některé modely měly až 4 I/O řádky, protože neměly žádnou ROM na čipu a pro přístup k programové paměti mimo čip byl zapotřebí omezený počet pinů balíčku. Jedna verze měla speciální výstupy pro řízení vakuového fluorescenčního displeje a programovatelné logické pole užitečné pro řízení sedmi segmentových displejů . Byly poskytnuty čtyři vstupní řádky pro účely, jako je snímání vstupů z klávesnice, a různý počet výstupních řádků byl k dispozici pro ovládání externích zařízení nebo pro skenování řádků klávesnice.

Verze PMOS běžela na -9 nebo -15 voltů a spotřebovávala kolem 6 mA, výstupní logické úrovně proto nebyly kompatibilní s logikou TTL . Části NMOS a CMOS běžely ve stylu TTL +5 voltů a mohly spolupracovat s logikou 5 voltů.

Sady instrukcí se mírně lišily podle modelu, u některých členů rodiny bylo k dispozici 43 pokynů v základní sadě a 54; instrukce byly 8 bitů dlouhé. Byly poskytnuty aritmetické pokyny BCD , ale nebyly k dispozici žádné pokyny pro logické AND nebo OR registrů. V některých částech byly podprogramy omezeny na 1 úroveň (podprogram nemohl volat jiný podprogram), na jiných byly k dispozici 2 nebo 3 úrovně.

Každá instrukce trvala 10 až 15 mikrosekund na provedení na částech NMOS a PMOS, ale některé části CMOS mohly být spuštěny až 6 mikrosekund. Interní oscilátor poskytoval efektivní takt kolem 0,3 megahertzů.

Díly TMS1000 byly zabaleny do dvojitých řadových řad s průchozími otvory s 28 nebo 40 piny, ale některé modely pro prototypování byly v 64pólových baleních. Všechny verze měly teplotní rozsah 0 až 70 stupňů Celsia.

Protože tyto byly zamýšleny jako jednočipové vestavěné systémy, nebyly v rodině TMS 1000 speciálně vyrobeny žádné speciální podpůrné čipy UART atd.

Reference

  1. ^ Texas Instruments (2006). „Texas Instruments History 1970's“ . Archivováno z originálu 18. ledna 2006. 1974: Představuje jednočipový mikropočítač TMS1000.
  2. ^ Texas Instruments (2005). „Jednočipové mikropočítače TMS 1000“ . Archivovány od originálu dne 13. února 2005. Toto je původní oznámení společnosti Texas Instruments z roku 1974 o rodině TMS1000.
  3. ^ Siewiorek, Daniel P .; Bell, C. Gordon; Newell, Allen, eds. (1982). „Část 3: Počítačové třídy, Oddíl 1: Monolitické mikropočítače“ . Struktury počítače: Principy a příklady . McGraw-Hill. p. 583 . ISBN 0-07-057302-6. Vyvolány 8 November je 2017 . TMS1000 byl představen v roce 1974 a používán v kalkulačce SR-16.
  4. ^ a b Zurawski, Richard (2009). Příručka Embedded Systems: Návrh a ověřování vestavěných systémů (2. vydání). Stiskněte CRC. s. 12–13. ISBN 1439807639.
  5. ^ Morton Jr., David L .; Gabriel, Joseph (2007). Electronics: The Life Story of a Technology . Stiskněte JHU. p. 113. ISBN 0801887739.
  6. ^ Austin, Michael (2016). „Ch. 1“. Hudební videohry: výkon, politika a hraní . Bloomsbury Publishing. ISBN 1501308505.
  7. ^ "Příjezd" Kalkulačka na čipu " .
  8. ^ Seitz, Frederick; Einspruch, Norman G. (1998). Electronic Genie: The Tangled History of Silicon . University of Illinois Press. p. 229. ISBN 0252023838. „Electronic Genie: The Tangled History of Silicon“ , Frederick Seitz, Norman G. Einspruch, University of Illinois
  9. ^ Patent USA č. 4,074,351 (TMS1802NC.)
  10. ^ Shirriff, Ken (30. srpna 2016). „Překvapivý příběh prvních mikroprocesorů“ . Spektrum IEEE .
  11. ^ Augarten, Stan (1983). Nejpoužívanější počítač na čipu: TMS 1000 . Stav techniky: Fotografická historie integrovaného obvodu . New Haven a New York: Ticknor & Fields. ISBN 0-89919-195-9. Archivovány od originálu na 2010-02-17 . Citováno 2009-12-23 .
  12. ^ „STANDARDNÍ KALKULÁTOR NA ČIPU VYHLÁŠENÝM TEXASOVÝMI NÁSTROJI“ (tisková zpráva). Texas Instruments. 19. září 1971.
  13. ^ Money, SA (2014). Datová kniha mikroprocesorů (2. vyd.). Akademický tisk. s. 35–37. ISBN 1483268705.

Další čtení