Texas Instruments TMS1000

TMS1000 „komputer na chipie”. Kod daty na tej części wskazuje, że został wyprodukowany w 1979 roku. Znajduje się w 28-stykowym plastikowym opakowaniu typu dual-in-line.

Mikrokontroler Texas Instruments TMS1100 w grze elektronicznej Parker Brothers Merlin .

TMS1000 to rodzina mikrokontrolerów wprowadzonych przez firmę Texas Instruments w 1974 roku.

Łączył 4-bitową jednostkę centralną , pamięć tylko do odczytu (ROM), pamięć o dostępie swobodnym (RAM) i linie wejścia/wyjścia (I/O) jako kompletny „komputer na chipie”. Był przeznaczony do systemów wbudowanych w samochodach, urządzeniach, grach i przyrządach pomiarowych.

Był to pierwszy komercyjny mikrokontroler o dużej objętości (jak opisano później, poprzednia seria TMS0100 może nie być uważana za mikrokontrolery). W 1974 roku żetony z tej rodziny można było kupić w dużych ilościach za około 2 dolary za sztukę. Do 1979 roku każdego roku sprzedawano około 26 milionów części z tej rodziny.

TMS 1000 był używany we własnej zabawce edukacyjnej Speak & Spell firmy Texas Instruments, programowalnym pojeździe zabawkowym Big Trak oraz w grze elektronicznej Simon .

Historia

Seria TMS 0100

Smithsonian Institution twierdzi, że inżynierom TI , Gary'emu Boone'owi i Michaelowi Cochranowi, udało się stworzyć pierwszy mikrokontroler (zwany także mikrokomputerem) w 1971 roku. TMS1802NC był jednoukładowym mikrokontrolerem, który został ogłoszony 17 września 1971 roku i zawierał czterofunkcyjny kalkulator. TMS1802NC, pomimo swojego oznaczenia, nie był częścią serii TMS 1000; został później przemianowany na TMS0102 jako część serii TMS 0100, która była używana w kalkulatorze TI Datamath i Sinclair Executive .

Seria TMS0100 nie może być uważana za mikrokontrolery. Dzieje się tak, ponieważ nie można go używać do celów innych niż kalkulatory i nie można uruchamiać programów stworzonych przez użytkownika.

Seria TMS 1000

Matryca TMS1000C

Późniejsza seria TMS 1000 pojawiła się na rynku w 1974 roku. TI położyła nacisk na 4-bitowy TMS 1000 do użytku we wstępnie zaprogramowanych aplikacjach wbudowanych.

Komputer na chipie łączy rdzeń mikroprocesora (CPU), pamięć i linie we/wy ( wejścia/wyjścia ) w jeden chip . Patent na komputer na chipie, zwany wówczas „patentem mikrokomputera”, patent USA 4 074 351 , został przyznany Gary'emu Boone'owi i Michaelowi J. Cochranowi z TI. Oprócz tego patentu, standardowe znaczenie mikrokomputera to komputer wykorzystujący jeden lub więcej mikroprocesorów jako procesor (procesory), podczas gdy koncepcja zdefiniowana w patencie jest bardziej zbliżona do mikrokontrolera.

Opis

Rodzina TMS1000 ostatecznie obejmowała warianty zarówno w oryginalnej logice PMOS , jak iw NMOS i CMOS . Warianty produktów obejmowały różne rozmiary pamięci ROM i RAM, różne liczby we / wy oraz wersje bez pamięci ROM przeznaczone do programowania lub do użytku z zewnętrzną pamięcią ROM. Oryginalny TMS1000 miał 1024 x 8 bitów ROM, 64 x 4 bity RAM i 23 linie wejścia/wyjścia.

Rodzina TMS1000 używała pamięci ROM zaprogramowanej w masce . Gdy użytkownik miał już debugowany program gotowy do wprowadzenia do produkcji, wysyłał program do Texas Instruments, który następnie tworzył specjalną maskę do programowania wbudowanej pamięci ROM. ROM nie mógł zostać zmieniony w terenie; zawartość została ustalona według wzorów umieszczonych na chipie przez producenta. Chociaż proces ten miał wysoki koszt początkowy, koszt produkcji był bardzo niski, dzięki czemu nadaje się do produktów o dużej objętości (powiedzmy, więcej niż kilka tysięcy sztuk sprzedawanych rocznie).

Wszystkie wewnętrzne ścieżki danych procesora miały szerokość 4 bitów. Pamięć ROM programu i pamięć RAM z danymi były adresowane oddzielnie, jak w architekturze Harvarda ; stało się to typową cechą mikrokontrolerów wielu innych producentów.

Jednostka ALU miała flagę przenoszenia, która wskazywała przepełnienie i ułatwiała arytmetykę wielokrotnej precyzji. Wbudowana pamięć RAM była adresowana przez rejestry X i Y, gdzie Y miał 4 bity, a X 2 lub 3 bity, w zależności od rozmiaru pamięci RAM w części. Licznik programu miał szerokość 6 bitów, z rejestrami „strony” i „rozdziału” adresowanymi do 2 KB pamięci programu ROM.

Nie dostarczono stosu, ale zapewniono rejestr do przechowywania licznika programu i flagi przenoszenia, aby umożliwić jeden poziom podprogramu (niektórzy członkowie rodziny zezwalali na 2 lub 3 poziomy). Nie zapewniono obsługi przerwań.

Niektóre modele miały zaledwie 4 linie we / wy, ponieważ nie miały wbudowanej pamięci ROM, a do uzyskania dostępu do pamięci programu poza chipem potrzebna była ograniczona liczba pinów pakietu. Jedna wersja miała specjalne wyjścia do sterowania próżniowym wyświetlaczem fluorescencyjnym oraz programowalną tablicę logiczną przydatną do sterowania wyświetlaczami siedmiosegmentowymi . Dostarczono cztery linie wejściowe do celów takich jak wykrywanie wejść klawiatury, a różną liczbę linii wyjściowych zapewniono do sterowania urządzeniami zewnętrznymi lub do skanowania rzędów klawiatury.

Układ pinów układu DIP Texas Instruments TMS1000

Wersje PMOS działały na -9 lub -15 woltów i zużywały około 6 mA, dlatego poziomy logiki wyjściowej nie były kompatybilne z logiką TTL . Części NMOS i CMOS działały na napięciu +5 woltów w stylu TTL i mogły współpracować z logiką 5 woltów.

Zestawy instrukcji różniły się nieznacznie w zależności od modelu, z 43 instrukcjami w zestawie podstawowym i 54 dostępnymi u niektórych członków rodziny; instrukcje miały długość 8 bitów. Dostarczono instrukcje arytmetyczne BCD , ale nie były dostępne instrukcje dla logicznego AND lub OR rejestrów. Podprogramy były ograniczone do 1 poziomu w niektórych częściach (podprogram nie mógł wywołać innego podprogramu), z 2 lub 3 poziomami dostępnymi w innych.

Wykonanie każdej instrukcji na częściach NMOS i PMOS trwało od 10 do 15 mikrosekund, ale niektóre części CMOS można było uruchomić nawet w 6 mikrosekund. Wewnętrzny oscylator zapewniał efektywną częstotliwość zegara około 0,3 megaherca.

Części TMS1000 były pakowane w podwójne zestawy rzędowe z 28 lub 40 stykami z otworami przelotowymi, ale niektóre modele do prototypowania były w opakowaniach 64-pinowych. Wszystkie wersje miały zakres temperatur od 0 do 70 stopni C.

Ponieważ miały one być jednoukładowymi systemami wbudowanymi, w rodzinie TMS 1000 nie wykonano specjalnych układów pomocniczych UART itp.

^ Instrumenty Teksasu (2006). „Historia Texas Instruments 1970” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 18 stycznia 2006 r. 1974: Wprowadzenie jednoukładowego mikrokomputera TMS1000.
^ Instrumenty Teksasu (2005). „Mikrokomputery jednoukładowe TMS 1000” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 13 lutego 2005 r. To jest oryginalna zapowiedź rodziny TMS1000 firmy Texas Instruments z 1974 r.
^ Siewiorek, Daniel P.; Bell, C. Gordon; Newell, Allen, wyd. (1982). „Część 3: Klasy komputerów, Część 1: Mikrokomputery monolityczne” . Struktury komputerowe: zasady i przykłady . McGraw-Hill. P. 583 . ISBN 0-07-057302-6 . Źródło 8 listopada 2017 r . TMS1000 został wprowadzony w 1974 roku i używany w kalkulatorze SR-16.
^ ^a ^b Żurawski, Richard (2009). Podręcznik systemów wbudowanych: projektowanie i weryfikacja systemów wbudowanych (wyd. 2). Prasa CRC. s. 12–13. ISBN 978-1439807637 .
^ Morton Jr., David L.; Gabriel, Józef (2007). Elektronika: historia życia technologii . JHU Press. P. 113. ISBN 978-0801887734 .
^ Austin, Michael (2016). „Rozdział 1”. Muzyczne gry wideo: występy, polityka i zabawa . Wydawnictwo Bloomsbury. ISBN 978-1501308505 .
^ Chipy kalkulatora Texas Instruments (informacje techniczne o kalkulatorze)
^ „Przybycie„ kalkulatora na chipie ” .
^ 1974: OGŁOSZENIE RODZINY MIKROKONTROLERÓW OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA (Muzeum Historii Komputerów)
^ Seitz, Fryderyk; Einspruch, Norman G. (1998). Elektroniczny dżin: splątana historia krzemu . Wydawnictwo Uniwersytetu Illinois. P. 229. ISBN 0252023838 . „Elektroniczny dżin: splątana historia krzemu” , Frederick Seitz, Norman G.. Einspruch, University of Illinois
^ Patent USA nr. 4074351 (TMS1802NC.)
^ Shirriff, Ken (30 sierpnia 2016). „Zaskakująca historia pierwszych mikroprocesorów” . widmo IEEE . 53 (9): 48–54. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7551353 . S2CID 32003640 .
^ Augarten Stan (1983). Najczęściej używany komputer na chipie: TMS 1000 . Stan techniki: fotograficzna historia układu scalonego . New Haven i Nowy Jork: Ticknor & Fields. ISBN 0-89919-195-9 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2010-02-17 . Źródło 2009-12-23 .
^ „STANDARDOWY KALKULATOR NA CHIPIE OGŁOSZONY PRZEZ TEXAS INSTRUMENTS” (Informacja prasowa). Instrumenty z Teksasu. 19 września 1971. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 18.02.2006.
^ Pieniądze, SA (2014). Księga danych mikroprocesora (wyd. 2). Prasa akademicka. s. 35–37. ISBN 978-1483268705 .

Dalsza lektura

Personel inżynieryjny Texas Instruments Incorporated, Semiconductor Group (1975). Jednoukładowe mikrokomputery MOS/LSI serii TMS 1000 (PDF) .
— (1975). Jednoukładowe mikrokomputery MOS / LSI serii TMS 1000: podręcznik programisty (PDF) .
— (grudzień 1976). Podręcznik danych serii TMS 1000 (PDF) .
Shirriff, Ken (listopad 2020). „Pamięć RAM inżynierii wstecznej we wczesnych chipach kalkulatorów Texas Instruments” .
OpenCores (sierpień 2021). „Implementacja Verilog układu TMS1000” .

[1] Instrumenty Teksasu (2006). „Historia Texas Instruments 1970” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 18 stycznia 2006 r. 1974: Wprowadzenie jednoukładowego mikrokomputera TMS1000.

[2] Instrumenty Teksasu (2005). „Mikrokomputery jednoukładowe TMS 1000” . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 13 lutego 2005 r. To jest oryginalna zapowiedź rodziny TMS1000 firmy Texas Instruments z 1974 r.

[3] Siewiorek, Daniel P.; Bell, C. Gordon; Newell, Allen, wyd. (1982). „Część 3: Klasy komputerów, Część 1: Mikrokomputery monolityczne” . Struktury komputerowe: zasady i przykłady . McGraw-Hill. P. 583 . ISBN 0-07-057302-6 . Źródło 8 listopada 2017 r . TMS1000 został wprowadzony w 1974 roku i używany w kalkulatorze SR-16.

[RZ09-4] Żurawski, Richard (2009). Podręcznik systemów wbudowanych: projektowanie i weryfikacja systemów wbudowanych (wyd. 2). Prasa CRC. s. 12–13. ISBN 978-1439807637 .

[5] Morton Jr., David L.; Gabriel, Józef (2007). Elektronika: historia życia technologii . JHU Press. P. 113. ISBN 978-0801887734 .

[6] Austin, Michael (2016). „Rozdział 1”. Muzyczne gry wideo: występy, polityka i zabawa . Wydawnictwo Bloomsbury. ISBN 978-1501308505 .

[ti_calc_chips-7] Chipy kalkulatora Texas Instruments (informacje techniczne o kalkulatorze)

[8] „Przybycie„ kalkulatora na chipie ” .

[9] 1974: OGŁOSZENIE RODZINY MIKROKONTROLERÓW OGÓLNEGO PRZEZNACZENIA (Muzeum Historii Komputerów)

[10] Seitz, Fryderyk; Einspruch, Norman G. (1998). Elektroniczny dżin: splątana historia krzemu . Wydawnictwo Uniwersytetu Illinois. P. 229. ISBN 0252023838 . „Elektroniczny dżin: splątana historia krzemu” , Frederick Seitz, Norman G.. Einspruch, University of Illinois

[11] Patent USA nr. 4074351 (TMS1802NC.)

[12] Shirriff, Ken (30 sierpnia 2016). „Zaskakująca historia pierwszych mikroprocesorów” . widmo IEEE . 53 (9): 48–54. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7551353 . S2CID 32003640 .

[13] Augarten Stan (1983). Najczęściej używany komputer na chipie: TMS 1000 . Stan techniki: fotograficzna historia układu scalonego . New Haven i Nowy Jork: Ticknor & Fields. ISBN 0-89919-195-9 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2010-02-17 . Źródło 2009-12-23 .

[14] „STANDARDOWY KALKULATOR NA CHIPIE OGŁOSZONY PRZEZ TEXAS INSTRUMENTS” (Informacja prasowa). Instrumenty z Teksasu. 19 września 1971. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 18.02.2006.

[15] Pieniądze, SA (2014). Księga danych mikroprocesora (wyd. 2). Prasa akademicka. s. 35–37. ISBN 978-1483268705 .