Zilog Z80 CPU - आधुनिक, मुफ़्त और ओपन सोर्स सिलिकॉन क्लोन

 (github.com/rejunity)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-04-29 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

Zilog Z80 CPU का ओपन सोर्स सिलिकॉन क्लोन विकास

  • 15 अप्रैल 2024 को, Zilog ने इतिहास के सबसे प्रसिद्ध 8-बिट CPU में से एक Z80 के discontinued होने की घोषणा की
  • ओपन सोर्स और hardware preservation community के लिए यह सही समय है कि वे Zilog Z80 की जगह लेने वाला मुक्त ओपन सोर्स सिलिकॉन (FOSS) विकसित करना शुरू करें
  • FOSS Z80 का पहला निर्माण जून 2024 के लिए निर्धारित है

FOSS Z80 का पहला सिलिकॉन संस्करण

  • पहला संस्करण Tiny Tapeout 07 का उपयोग करके 130nm process पर विकसित किया गया है, और इसे 0.064mm² die area में फिट किया गया है
  • पहला fabrication जून 2024 CI 2406 shuttle के हिस्से के रूप में निर्धारित है
  • implementation, Guy Hutchison के TV80 Verilog core पर आधारित है
  • OpenROAD के automated placement and routing flow का उपयोग करके 130nm "gate" logic elements से बनाए गए FOSS Z80 की GDSII integrated circuit layout image प्रस्तुत की गई है

आगे की योजनाएँ और करने वाले काम

  • test bench में 'illegal' instruction execution test ZEXALL जोड़ना
  • A-Z80, Z80Explorer आदि विभिन्न Verilog core implementations की तुलना
  • ChipIgnite में QFN44 package में fabrication
  • DIP40 package में fabrication
  • मूल Z80 layout के समान gate-level layout बनाना (Zilog ने Z80 डिज़ाइन करते समय हर transistor को हाथ से place किया था)

Z80 CPU जानकारी

Pinout

  • Z80 CPU के 40 pins का pinout diagram प्रस्तुत है

दस्तावेज़

  • Z80 user manual (Zilog, Mostek version)
  • Zilog data book
  • Z80 के बारे में सब कुछ
  • undocumented instructions
  • instruction tables और timing

Z80 विकास का मौखिक इतिहास

  • Z80 microprocessor development और कंपनी की स्थापना पर oral history panel
  • M. Shima द्वारा microprocessor design की व्याख्या

Z80 पेटेंट

  • input voltage spike protection पर पेटेंट (US4605980, expired)
  • reset circuit पर पेटेंट (US4486827A, expired)
  • अन्य पेटेंट (US4332008A, expired)

Z80 die photos

  • die photos पढ़ने का तरीका
  • विभिन्न Z80 versions और clone chips के die photos (Zilog, Nintendo, Mostek, National Semiconductor, Soviet आदि)

Z80 reverse engineering

  • Z80 instruction register decoding
  • Z80 data और address bus gates का 3-phase operation
  • Z80 का (अन)documented behavior
  • Z80 microprocessor का instruction decoding PLA
  • Z80 के data pins उलझे हुए क्यों हैं
  • Z80 registers कैसे implement किए गए हैं
  • Z80 के 16-bit increment/decrement circuit की reverse engineering
  • Z80 का 4-bit ALU
  • XOR gate और दो रोचक gates का सिलिकॉन विवरण
  • WZ (MEMPTR) register - Z80 का एक पेचीदा register

मौजूदा Z80 implementations

  • TV80 (Verilog) - Guy Hutchison version
  • TV80 (Verilog) - Obijuan version
  • A-Z80 (Verilog)
  • Z80 netlist-level emulator (Z80Explorer)

Tiny Tapeout परिचय

  • Tiny Tapeout एक educational project है, जिसका उद्देश्य digital designs को वास्तविक chips के रूप में fabricate करना अधिक आसान और सस्ता बनाना है
  • अधिक जानकारी और शुरुआत करने के लिए https://tinytapeout.com देखें

संबंधित resources

  • FAQ
  • digital design lectures
  • semiconductors कैसे काम करते हैं, यह सीखना
  • community में भाग लेना
  • local environment में design build करना

GN⁺ की राय

  • Z80, 8-बिट CPU के इतिहास में बड़ी भूमिका निभाने वाला processor रहा है, और इसका FOSS संस्करण विकसित करना एक सार्थक प्रयास है
  • खासकर Skywater 130nm PDK का उपयोग करके इसे वास्तविक सिलिकॉन में बनाना, ओपन सोर्स hardware ecosystem के विकास में योगदान दे सकता है
  • हालांकि आधुनिक नज़रिए से Z80 का instruction set कुछ हद तक पुराना है, इसलिए practical use के लिहाज़ से सवाल बने रहते हैं
  • retro computing या शिक्षा के लिए इसका मूल्य हो सकता है, लेकिन commercial products में इसका उपयोग कठिन लगता है
  • reverse engineering के जरिए Z80 के design details को समझना processor architecture सीखने के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है
  • FPGA आदि के जरिए आसानी से emulate किए जा सकने वाले Verilog cores अच्छी तरह उपलब्ध हैं, इसलिए accessibility अधिक है
  • RISC-V, OpenPOWER जैसे आधुनिक ओपन सोर्स processors के साथ comparative analysis भी एक रोचक शोध विषय हो सकता है

संबंधित पढ़ाई

1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-04-29
Hacker News राय

  • यह हैरान करने वाली बात है कि Tiny Tapeout ने makers और students को कम लागत में अपना खुद का chip design साकार करने में सक्षम बनाया

  • 130nm process पर अगला Intel CPU तो डिज़ाइन नहीं किया जा सकता, लेकिन सिर्फ़ यह तथ्य कि Z80 0.064 mm2 में समा जाता है, अपने आप में कमाल है

  • आधिकारिक chip production बंद होने की स्थिति में एक विकल्प उभर कर आना खुशी की बात है

  • सोने की परत चढ़ा cover और चमकदार बैंगनी ceramic package रखने की इच्छा है

  • Z80 के प्रतिद्वंद्वी 6502 और उसके derivatives अब भी मूल निर्माताओं में से एक द्वारा बनाए जा रहे हैं

  • Z80, ZX Spectrum का CPU था

  • मूल Z80 के साथ compatibility को लेकर सवाल

    • Z80 में undocumented instructions और "trap gate" थे, जो कुछ instruction sequences को प्रभावित कर सकते थे
    • इसका इस्तेमाल Z80 और clones में फर्क करने के लिए किया जाता था

  • circuit layout आम die photos में दिखने वाले custom layout जैसा नहीं, बल्कि एक समान gate array जैसा लगता है

  • "last buy" मौके पर Z80 chips पर अपनी पूरी जमा-पूंजी लगा देने का अफसोस है (मज़ाक)

  • यह जानने की जिज्ञासा है कि Z80 का 4-bit ALU (8-bit operations के लिए दो इस्तेमाल होते हैं) क्या मुख्य bottleneck माना जाता है, और क्या बाद के extensions के ज़रिए higher-bit integer operations जोड़े गए थे

  • यह भी जिज्ञासा है कि क्या chip का open source version नई features और variants को संभव बनाएगा

  • (प्रारंभिक efabless.com टीम में रहे एक व्यक्ति की टिप्पणी) open source EDA काफ़ी शानदार लगता है

  • यह जानकर हैरानी होती है that Z80 को रिलीज़ हुए 50 साल हो चुके हैं

  • यह जानने की उत्सुकता है कि बाज़ार में भरे पड़े used Z80 chips के मुकाबले इसकी price competitiveness कैसी होगी