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太空弹球 TI第一台单片机计算器TMS1802NC框图说明及发布情况 太空弹珠游戏

作者:admin 更新时间:2025-05-09
摘要:太空弹球在德州仪器 MOS 部门工作的加里·布恩 设计了第一款可以称为微控制器的芯片,因为他对自己的工作感到厌烦,而且他的家庭也遇到了麻烦。,太空弹球 TI第一台单片机计算器TMS1802NC框图说明及发布情况 太空弹珠游戏

 

该图显示了Ti的第壹个微控制器计算器的框图。它显示了微控制器的全部决定因素组件。它具有由程序计数器(电脑),指令寄存器(IR),指令解码器()与4位ALU组成的CPU。它具有存储数值数据的RAM与壹个ROM来存储定义芯片操作的程序。最后,在底部,您可以看到壹个专用的I/O电路,用于扫描矩阵键盘,驱动显示号码,并在每个显示号码中驱动七个段。此设计中的I/O也许是专门的,但是该图清楚地描述了微控制器。

1971年9月17日,TI企业发布了微控制器计算器的集成电路。两个月后,英特尔发布了4004个微处理器。 Texas 的价格低于20美元。 ROM包含320位11位指令单词(3520位),而串行访问的182位式RAM包含3个13位BCD(二进制编码十进制)数字与13个二进制标志位。芯片总共需要约5,000个晶体管。

(注意:研究本文时,我发现壹个以上网站和1974年发布的8位RCA CMOS微处理器混淆了Ti的4位计算器芯片。Ti与RCA芯片不是相同的部分,尽管零件数字相似。)

TI进一步确认了其从1971年9月17日发布的新闻稿中作为微控制器的地位:

“ Ti可以运用相同基本或主机设计的单级掩码编程技术轻松实现任何数量的特殊操作功能。专属的限制是程序ROM,RAM存储与控制,时机与输出解码器的大小。

最早运用Ti计算器芯片的计算器之一是。

这是壹个特别早的口袋计算器,其中包括微控制器计算器。图像来源:

Ti于1972年9月20日发布了一系列微控制器计算器,几乎是在发布后一年。该企业将被更名为家庭的第一位成员。最终,由TI的10 PMOS步骤技术制成的家庭将拥有15多个不同的成员。一年后,发布了一份改进的,兼容的副本。就像本文开头列出的全部半导体制造商一样,TI与将很快释放微控制器,部分是由于创建这些早期计算器芯片而获取的姿势。

同时,布恩已经跳出了该计算器的盒子。计算器芯片专利4,074,351描述了其他目标应用,包括出租车仪,数字电压仪,事件计数器,汽车注射仪与测量量表。当然,在全部这些应用程序中都运用了微控制器,而且远不止于此。

像许多一流的设备一样,Texas 的计算器芯片家族是壹个狭窄的微控制器,主要用于制造计算器。但是,家庭中的第壹个芯片开始被称为并更名,其中包含了微控制器所需的全部内容:CPU,RAM,ROM与I/O。当然,这是壹个专用的微控制器。它的I/O是特定于应用程序的,旨在连接到矩阵键盘与七个段显示。但是,它是壹个微控制器。

开始由德州仪器的加里·布恩(Gary Boone)构想,然后由布恩(Boone)与德州仪器(Texas )实施,于1972年9月20日推出了其系列赛,这些芯片迅速占据了计算器市场。蒂突然有壹个最新的世界要征服。该企业很快意识到,如果可以将相同的可编程硅设计成足够通用的硅,则可以为多个市场服务。 TI使用了从初始可编程计算器芯片获取的经验,以生产第壹个通用微控制器系列,并于1974年发售。

系列和可编程计算器系列有一些相似之处,但是有很多差别。这两种设备都有4位CPU与哈佛架构,可为RAM与ROM提供独立的地址空间。哈佛架构在早期微控制器设计中很常见,因为它们简化了微控制器RAM,ROM,地址解码器与数据总线的设计。但是,我认为,哈佛建筑使程序员的生活变得复杂,他们必须跟踪两个不同的地址空间,并且必须经常设计将数据从ROM传输到RAM的方式。 (幸运的是,将数据从RAM传输到ROM没有意义,并且数据无法完成该过程。您无法成功编写Mask ROM。)

和3250位ROM(以320位11位单词组织)不同,第壹个微控制器具有1千键型ROM,并用1024个8位单词组织。因此,系列分别从不兼容的11位与8位指令集最初。同样,182位串行RAM在BCD(二进制编码十进制)格式中包含3个13位数字与13个二进制标志,而微控制器则将256位RAM组织为64个4位单词。

根据该文档,RAM中存储的64个4位单词“方便地分组为4个16位文件,由2位寄存器化解”。根据我的经验,在编写类似的微控制器体系结构(本系列稍后讨论)时,除非您编写16个条目的圆形缓冲区,否则将小的RAM地址空间进一步将小的RAM地址空间分为16个字。像许多设计妥协一样,微控制器设计团队将整个CPU和RAM,ROM与I/O电路一起塞入了早期的半导体模具中,我敢打赌,这个特殊的设计挑选使的硬件设计变得更加简单,更小,以换取一般方便的硬件设计。

和计算器芯片家族中专用的I/O设计不同,微控制器具有通用I/O引脚,至少是名义上的。可以将四个输入引脚(K1,K2,K4与K8)读取为一组介绍。输出引脚更为复杂。原始的微控制器具有11“ R”输出(R0至R10)与8“ O”输出(O0至O7)。 “ R”输出将分别配置并清除。 “ O”输出由蒙版编程PLA控制,并由5位闩锁驱动。闩锁中的四个位可以通过将数据直接从累加器移动到闩锁的指令来配置。第五个输出位来自ALU的状态闩锁。运用PLA将5位输出闩锁扩展到8个输出引脚,让人联想到该传统作为计算器芯片的后代,它旨在驱动7段显示器。

在亚当(Adam)的许多成就中,他在1978年的《微型计算机简介》中记录了早期的微处理器与微控制器。在对此的描述中,奥斯本似乎更多地关注微控制器的局限性:

“这一事实是,一系列微型计算机是单芯片设备的事实,没有明显的影响。最重要的是,没有设备。1024或2048-Byte rom(微控制器的ROM)代表了程序内存的确切数量,这将出现或多或少地出现。不存在 - 无论怎么,它的存在都没有任何意义。

同样,在微型计算机中,中断的效果是微不足道的。鉴于可用的少量可用内存存储与软件包的低成本,很难证明仅仅使微型计算机执行多个任务的中断逻辑的复杂性。透明

在我看来,这些词表明,许多人(也许包括)并未清楚地知道微控制器与微处理器在1978年出版这本书后,这是TI第一次官宣的系列赛的四年后。但是,许多人确实理解了这种不同差异,因为据报道,TI到1979年每年生产数千万份,他们以2或3美元的价格出售。低单位成本是也许的,部分是因为Ti以实惠的28针塑料蘸料包装设备。

TI提供低成本的微控制器,并具有实惠的28针塑料蘸酱。图片来源:Martí,

Ti通过在其自己的某些消费产品中运用微控制器家族的成员来食用自己的狗粮,包括传奇的Ti Speak&Spell Game与SR-16“电子统治者”计算器。

Ti运用自己的微控制器创建了Ti &Spell。图像来源:

发明家,游戏设计师,“家庭电子游戏机的父亲”,拉尔夫·贝尔(Ralph Bell)意识到,他可以运用微控制器来制作负担得起的视频游戏,并将其集成到Simon,Simon是1978年推出的最成功的手持视频游戏之一。如今,每单人都在手机上运用 Games Plays of 游戏,但是当时,这些游戏需要专用的硬件。

西蒙是运用Ti的微控制器的早期产品。图像来源:

帕克朋友(​​ )发布了基于微控制器的手持视频游戏“ 1978年”,一年后,该企业运用微控制器作为其Big Trak的可编程大脑,这是一种未来派的6轮坦克式车辆,可以通过嵌入在玩具后面的薄膜键盘上进行预编程,并沿着玩具沿特定的途径移动。 Big Trak可以执行16个输入键盘的命令序列,这似乎和Wally于1967年在1967年开发的徽标编程语言的乌龟图形与一家名为Bolt的研究企业与(BBN)在马萨诸塞州的剑桥。

大型Trak玩具车上运用了微控制器。图像来源:ling,

1977年,该企业推出了特别成功的电子足球比赛。该游戏基于计算器芯片,但是世界各地的企业都将游戏克隆了,而香港游戏制造商称为Conic,似乎运用了微控制器,而不是其克隆中的计算器芯片。开源游戏SIM器MAME(多街机SIM器)仍然可以在SIM中运行Conic的ROM代码。

作者斯坦在他的书《状态》一书中指出,它用于计算器,玩具,游戏,电器,反盗窃警报器,复印机与自动点唱机。奥加滕()结束了描述:“像任何集成电路一样,它有助于使现代电子产品的力量适合全部人。”

我怀疑有无数的无证件家庭申请。对于第二美食微控制器家族而言,这是壹个特别成功的经历与遗产太空弹球,并且还展示了基本的单芯片微控制器概念的真正普遍性。 TI于1974年推出后,其他半导体制造商推出的新微控制器以快速发展出现。

今年,大家进入21世纪,大多数人很少想到 和微处理器与微控制器的联系。母企业,北美罗克韦尔(1973年更名为 )是主要的军事/航空航天承包商。罗克韦尔()建造了阿波罗航天器,B1轰炸机与美国航天飞机。

很长一段时间以来,美国大多数促进空间的火箭与洲际弹道导弹都运用了洛克韦尔的发动机。 1972年,罗克韦尔()推出了世界第三个商业成功的微处理器4位PPS-4。 1976年,罗克韦尔()根据PPS-4体系结构发布了壹个单芯片微控制器。它称为PPS-4/1。

随着1960年代许多大型集团的趋势,罗克韦尔()于1967年在自己的业务部门最初了自己的半导体制造商业务。已经开发了各种军事/航空航天电子系统,包括美国潜艇与洲际弹道导弹的惯性导航与指南系统,从而对先进的半导体产生了需求。北美 (NRMEC)为其军事与航空航天项目开发了早期MOS/LSI工艺技术。

当来自日本的夏普(Sharp)来到半导体供应商来建立自己的设计计算器芯片组时,NRMEC的MOS/LSI功能满足了Sharp的需求。该协作的结果是壹个四芯片集,Sharp将其纳入其QT-8D计算器中。夏普(Sharp)于1968年8月发布了计算器。实际上,有人也许会说,Sharp QT-8D计算器中的芯片组打开了MOS/LSI时代。 1970年,罗克韦尔()最初发布MOS/LSI芯片目录。

正如Texas仪器在微控制器上发现的那样,从电子计算器架构到4位微处理器或德州仪器,再到微控制器,这只是壹个简短的跳跃。罗克韦尔()于1972年8月官宣了4位PPS-4微处理器家族。它是世界上第三个商业上成功的微处理器,其发射是在英特尔(Intel)的4位4004与8位8008微处理器发布之后发布的。 的“ PPS”名称的意思是“并行处理系统”。

有两个分将的PPS-4微处理器和竞争对手区分开。第壹个是的独特Quip(Quad)设备软件包。罗克韦尔的卖芯片很容易通过隔行的线索来识别。由于它们的外观,这些芯片通常被称为“蜘蛛”。在最小板跟踪与空间约为10万的时代,QUIP LEAD设置使得为这些设备设计印刷电路板变得更加容易。

第二个突出的特点是为PPS-4微处理器开发的支撑芯片。到1975年,家族包括CPU,所需的独特的四相时钟生成器/驱动器,256×4位RAM,1与2千键ROM,RAM/ROM搭配芯片,键盘与显示控制器,打印机控制器,通用目的I/O芯片以及1200 bpsog Modem。 (1200 bpsSIM调制解调器打开了一长串调制解调器芯片,导致NRMEC成为并最终被获得。)

PPS-4微处理器家族中的大量芯片使处理器广泛用于终端产品,包括收银机,传真机,家用电器,弹球机,玩具与计算器。但是,多芯片,4位微处理器家族的市场是短暂的。半导体技术正在迅速发展,设备密度也以惊人的速度增加。 1975年10月,将时钟生成器集成到微处理器中,并将RAM,ROM与I/O外围设备合并为壹个名为PPS-4/2的2片套件,但是由于半导体过程技术的进一步进步,2-CHIP套件也是很短的时间。 1976年初,发布了PPS-4/1,这是一种基于原始PPS-4微处理器体系结构的真实整体微控制器。

PPS-4/1微控制器已包装在企业独特的Quip(四线直接插件包)中,并且由于明显的原因,也被称为“蜘蛛”芯片。图像来源:

除了有关基于PPS4的计算器与等于不寻常的应用程序的信息:弹球机,有关 PPS-4应用程序的互联网历史记录很少。和合同签订了基于PPS-4/2微处理器的合同,以开发1杆球控制器板。从1977年至1980年发售的弹球机中运用了一张板。运用1盘的第一台弹球机称为“ ”。其他基于微处理器的弹球游戏之后,例如“”,“”,“,”,“,”,“ Hulk”,“ Buck”与“ Totem”。本系列中有16个弹球游戏。

Totem 运用基于PPS-4/2微处理器的1 CPU板。图像来源:Frédéric,

这是壹个很容易被时间遗忘的历史,但是PPS-4作为弹球控制器的历史并未因两个原因而被遗忘。首先,收藏家根据1板奖励弹球机。其次,这些板上的金属门,MOS/LSI PPS-4 ROM/外围芯片失败了,今年它们已近半个世纪。通常,这些组件失败后,弹球收集器被困在废纸机中,因为它们已经生产了数十年,而半导体供应商NRMEC长期以来已经消失了。

和合同签约,根据PPS4/2微处理器芯片组设计了壹个1型细球控制器板。图像来源:Emery,

法国的AA55咨询企业已为此问题开发知道决方案。该企业已基于FPGA开发了PPS-4外围芯片。 AA55咨询企业FPGA代码的目标似乎是由AMD/实现的,因为项目文件是为ISE开发软件的格式化。 AA55咨询企业尚未对PPS-4/2处理器进行逆转,但计划将来这样做。可能明年。

由于组件今年几乎是纯净的,因此Ni-Wumpf,纽约Falls,开发了壹个板,在功能上取代了原始的1板,并且不运用任何半导体。原始的Ni-Wumpf板似乎基于Zilog Z80微处理器。全新版本运用微控制器,其中包括72 MHz ARM-M3处理器。为了进行相对,PPS-4/2微处理器的工作频率为。一家法国企业叫!采用了类似的方式来开发由Janin设计与编程的 1板的板级替代方案。董事会似乎还基于壹个更现代的微控制器。

有趣的是,根据 1 Board阅读弹球用户的一些点评。大多数人认为罗克韦尔只是严格的国防承包商。壹个名为“为啥子系统1如此糟糕的网站?”这是这篇文章中的一些引号:

“当时,罗克韦尔似乎是壹个不错的挑选。毕竟,他们为NASA与国防部设计了计算机设备,还有啥子问题?显然,有很多事情。罗克韦尔决定运用定制设计的组件与其他怪异的东西在接地方面做出有问题的决定,这确实使搞砸了。”

“为啥子罗克韦尔()花费额外的时间与精力来设计定制的蜘蛛芯片,因为它们仍然不如威廉()与巴利(Bally)运用的现成的68xx芯片?”运用自定义硬件似乎很难保存它们。透明

我不了解,我在外包过程中做出了一些错误的挑选。至于罗克韦尔,您也许会想了解,更大的奇迹是啥子:弹球机成功了,还是他们的NASA产品成功?”

我认为为他们运用“现成”零件。问题的一部分也许是他们从未为弹球游戏所在的环境设计硬件。预计开关打开时会出错,而不是猛烈抨击?对于国防行业以外的人来说,硬件不是“现成的”?

"I don't want to be too , it's just my , if I want to hire a to some for me, even if has a good name, I don't want to hire a that is used to doing . For the most part, they are , , over-. I'm not sure if that was the case in the late 1970s, but just space works well doesn't mean it's not over- and over-."

“ 将该系统设计为壹个4位系统 - 在发布之前已经过时了。”

毫无疑问,今日喜爱收集弹球机的人不了解罗克韦尔是1970年代的商业芯片供应商,不了解PPS-4的历史悠久,不了解为啥子为4位微处理器与微控制器开发了它,不了解为啥子不了解为啥子开发了“ ”,“ ” Quip''Quip''Quip of “ Quip to Dip for a Dip for ”一半的世纪失败了壹个世纪。但是,一些收藏家的信息良好。例如:

“就电子产品而言 - 1运用70年代中期的技术。全部电子组件都是现成的组件,没有定制组件。实际上,罗克韦尔正在运用自己的组件 - 谁可以责怪它们?我认为它只有两个缺点 - 不良的接地技术与边缘连接器。

“至于他们不受欢迎的CPU-在等于长的一段时间内,它们在销售点上特别受欢迎。但是,当Mos Tech推出了负担得起的6502系列处理器时,消除了4位处理器。”

与PPS-4产品线也从积极参加电子行业的人们的集体记忆中消失了,PPS-4的历史很难在线找到。您几乎需要转给旧书。幸运的是,我的研究中的书架上有一些这样的书。

例如,1981年的4与8位微处理器手册列出了 PPS-4/1微控制器家族的10名成员。家庭成员有640至2048字节的ROM与48至128 4位RAM。除壹个家庭成员以外的全部成员都有三个集成的串行I/O端口,实际上无非是串行4位移位寄存器。 MM76C是具有高速上行链路/下链接计时器/计数子系统的家庭成员,可以用作16位计数器或两个8位计数器。计数器还可以处理光学编码器运用的正交编码输入。计时器/计数子系统为 PPS-4/1微控制器开设了其他工业应用,包括电动机控制,频率计数,模数转换与频率合成。

如果您不熟悉NRMEC, 或 ,那也许是因为该企业在1999年被分拆,这是全球卖力的一部分,旨在将内部持有的半导体企业的价值推给股票市场。 2002年,它的晶圆厂(以前是罗克韦尔的晶圆厂)被分成爵士乐,从那以后,它朝寓言工厂搬进了寓言。塔在2008年获取了爵士乐,并成为了。该企业于2020年恢复了Tower的名字,英特尔今年正在收购该企业。同时,罗克韦尔()的早期MOS/LSI过程已经永远消失,大多被遗忘了。