پردازنده افسانهای Zilog Z80 که قلب تپنده بسیاری از دستگاههای محبوب دهه ۸۰ و ۹۰ میلادی بود، پنجاه ساله شد. این تراشه ۸ بیتی که در ژوئیه ۱۹۷۶ عرضه شد، پس از ۴۸ سال تولید مستمر، سرانجام در ژوئن ۲۰۲۴ توسط شرکت Zilog (زیرمجموعه Littelfuse) متوقف شد. اما خبر خوب برای علاقهمندان به دنیای رترو و سختافزار این است که یک جایگزین متنباز و مدرن برای این پردازنده نمادین، در آستانه عرضه به صورت بسته ۴۰ پین DIP (Dual In-line Package) قرار دارد.
میراثی پنجاه ساله
پردازنده Z80 با بهرهگیری از ۸۵۰۰ ترانزیستور روی فرآیند ۴ میکرومتری، معمولاً با سرعت کلاک ۲.۵ مگاهرتز کار میکرد. انواع CMOS بعدی این تراشه تا ۲۰ مگاهرتز نیز دست یافتند. سازگاری باینری این پردازنده با Intel 8080 به آن اجازه داد تا از نرمافزارهای مبتنی بر سیستمعامل CP/M بهره ببرد. همچنین وجود شمارنده تازهسازی DRAM روی تراشه، نیاز به تراشههای پشتیبان را کاهش داد. طبق اطلاعات موزه تاریخ کامپیوتر، توسعه نمونههای اولیه این تراشه حدود ۴۰۰هزار دلار هزینه داشت.
قهرمان دنیای رترو
Z80 در قلب دستگاههای محبوبی مانند ZX Spectrum، TRS-80، MSX، Game Boy نینتندو، Master System سگا، دستگاه آرکید Pac-Man و حتی ماشینحسابهای گرافیکی Texas Instruments جا خوش کرده بود. پس از ظهور پردازندههای قدرتمندتر، این تراشه برای دههها در کنترلکنندههای صنعتی به کار خود ادامه داد.
آغاز یک پروژه متنباز
بلافاصله پس از اعلام توقف تولید توسط Zilog در آوریل ۲۰۲۴، پروژه FOSS Z80 به رهبری Renaldas Zioma کلید خورد. این پروژه متنباز اکنون به سیلیکون کارآمد دست یافته است. اولین نسخه از این پروژه روی گره ۱۳۰ نانومتری SkyWater از طریق پلتفرم Tiny Tapeout 7 ساخته شد. این تراشه که مساحتی معادل ۰.۰۶۴ میلیمتر مربع دارد، عملکرد خود را تأیید کرده است.
پس از آن، نسخه QFN64 با تمام ۴۰ پین نمایش داده شده در شاتل Efabless CI2406 ساخته شد. دو مرحله تولید دیگر نیز روی فرآیند ۱۳۰ نانومتری IHP انجام شده و اکنون تمرکز روی گره ۱۸۰ نانومتری GF180MCU شرکت GlobalFoundries از طریق Wafer.Space است. هدف نهایی، تولید یک جایگزین «دراپ-این» (drop-in) برای ماشینهایی است که پس از نیم قرن هنوز به این تراشه وابسته هستند.
عملکرد بهتر از نسخه اصلی
این پروژه متنباز بر پایه هسته TV80 Verilog متعلق به Guy Hutchison ساخته شده است. طبق اطلاعات صفحه Tiny Tapeout، پیادهسازی CMOS 130 نانومتری قادر به پشتیبانی از کلاکهایی تا ۵۰ مگاهرتز خواهد بود. این رقم در مقایسه با ۴ مگاهرتز نسخه اصلی NMOS، یک پیشرفت چشمگیر محسوب میشود.
وضعیت جانشینان رسمی Z80
شرکت Zilog در کنار این پروژه متنباز، در حال کنار گذاشتن جانشینان رسمی Z80 نیز هست. اطلاعیه تغییر محصول در اکتبر گذشته، پایان عمر تراشه eZ80L92 و برخی میکروکنترلرهای سری Z8F را اعلام کرد. البته معماری لولهکشی شده eZ80 که در سال ۲۰۰۱ معرفی شد، همچنان در ماشینحسابهای TI-84 Plus CE شرکت Texas Instruments به حیات خود ادامه میدهد.
هوش مصنوعی روی یک Z80
با وجود پایان تولید رسمی، علاقهمندان همچنان برای این پردازنده قدیمی کاربردهای خلاقانه پیدا میکنند. به عنوان مثال، اوایل امسال یک توسعهدهنده موفق به اجرای یک هوش مصنوعی مکالمه کوچک روی یک Z80 با تنها ۶۴ کیلوبایت رم شد که نشاندهنده پتانسیل هنوز بالای این معماری کلاسیک است.
در مجموع، Z80 پنجاه ساله شد نه فقط یک تولد، بلکه آغاز یک حیات دوباره و مدرنتر. پروژه FOSS Z80 نشان میدهد که جامعه متنباز و علاقهمندان به سختافزار، اجازه نمیدهند میراث این غول ۸ بیتی به فراموشی سپرده شود.
