Texas Instruments TMS1000 - Texas Instruments TMS1000

Ein TMS1000 "Computer auf einem Chip". Der Datumscode auf diesem Teil zeigt, dass es 1979 hergestellt wurde. Es befindet sich in einem 28-Pin-Kunststoff-Dual-In-Line-Gehäuse.
Der Mikrocontroller TMS1100 von Texas Instruments im Elektronikspiel Merlin von Parker Brothers .

Der TMS1000 ist eine Familie von Mikrocontrollern, die 1974 von Texas Instruments eingeführt wurde .

Es kombinierte eine 4-Bit- Zentralprozessoreinheit , einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und Eingabe-/Ausgabe-(I/O)-Leitungen zu einem vollständigen "Computer auf einem Chip". Es war für eingebettete Systeme in Autos, Haushaltsgeräten, Spielen und Messgeräten gedacht .

Es war der erste großvolumige kommerzielle Mikrocontroller. Im Jahr 1974 konnten Chips dieser Familie für etwa 2 US-Dollar pro Stück erworben werden. Bis 1979 wurden jedes Jahr etwa 26 Millionen Teile dieser Familie verkauft.

Das TMS 1000 wurde in Texas Instruments eigenem Speak & Spell- Lernspielzeug, dem programmierbaren Spielzeugfahrzeug Big Trak und im elektronischen Spiel Simon verwendet .

Geschichte

TMS 0100-Serie

Die Smithsonian Institution sagt, dass es den TI- Ingenieuren Gary Boone und Michael Cochran gelungen ist, 1971 den ersten Mikrocontroller (auch Mikrocomputer genannt) zu entwickeln. Der TMS1802NC war ein Einchip-Mikrocontroller, der am 17. September 1971 angekündigt wurde und einen Vierfunktionsrechner implementierte. Der TMS1802NC gehörte trotz seiner Bezeichnung nicht zur TMS 1000-Serie; es wurde später als Teil der TMS 0100-Serie umbenannt, die im TI Datamath-Rechner und dem Sinclair Executive- Rechner verwendet wurde.

TMS 1000-Serie

Die Matrize eines TMS1000C

Die spätere TMS 1000-Serie kam 1974 auf den Markt. TI betonte das 4-Bit-TMS 1000 für den Einsatz in vorprogrammierten Embedded-Anwendungen.

Ein Computer-on-a-Chip kombiniert den Mikroprozessorkern (CPU), den Speicher und die I/O- Leitungen ( Ein-/Ausgabe ) auf einem Chip . Das Computer-on-a-Chip-Patent, damals "Mikrocomputerpatent" genannt, US-Patent 4,074,351 , wurde Gary Boone und Michael J. Cochran von TI erteilt . Abgesehen von diesem Patent ist die Standardbedeutung von Mikrocomputer ein Computer, der einen oder mehrere Mikroprozessoren als CPU(s) verwendet, während das in dem Patent definierte Konzept eher einem Mikrocontroller ähnelt.

Beschreibung

Die TMS1000-Familie umfasste schließlich Varianten sowohl in der ursprünglichen PMOS- Logik als auch in NMOS und CMOS . Zu den Produktvariationen gehörten unterschiedliche Größen von ROM und RAM, unterschiedliche E/A-Zahlen und ROM-lose Versionen, die für die Entwicklung oder für die Verwendung mit externem ROM bestimmt sind. Das ursprüngliche TMS1000 hatte 1024 x 8 Bit ROM, 64 x 4 Bit RAM und 23 Eingabe-/Ausgabeleitungen.

Die TMS1000-Familie verwendet maskenprogrammiertes ROM . Sobald der Benutzer ein ausgetestetes Programm hatte, das bereit war, in die Produktion übernommen zu werden, schickte er das Programm an Texas Instruments, das dann eine spezielle Maske erstellte, um das On-Chip-ROM zu programmieren. Das ROM konnte im Feld nicht geändert werden; der Inhalt wurde durch die vom Hersteller auf dem Chip aufgebrachten Muster fixiert. Obwohl dieses Verfahren hohe Anfangskosten hatte, waren die Produktionskosten sehr niedrig, was es für Massenprodukte geeignet machte (z. B. mehr als ein paar tausend verkaufte Artikel pro Jahr).

Alle internen Datenpfade des Prozessors waren 4 Bit breit. Programm-ROM und Daten-RAM wurden wie in einer Harvard-Architektur getrennt adressiert ; Dies wurde zu einem typischen Merkmal von Mikrocontrollern vieler anderer Hersteller.

Die ALU hatte ein Übertragsflag, um einen Überlauf anzuzeigen und eine Arithmetik mit mehrfacher Genauigkeit zu erleichtern. On-Chip-RAM wurde von X- und Y-Registern adressiert, wobei X 4 Bit hatte und Y entweder 2 oder 3 Bits hatte, abhängig von der Größe des RAM auf dem Teil. Der Programmzähler war 6 Bit breit, mit "Seiten"- und "Kapitel"-Registern, um bis zu 2 KB des ROM-Programmspeichers zu adressieren.

Es wurde kein Stack bereitgestellt, aber ein Register wurde bereitgestellt, um den Programmzähler und das Carry-Flag zu speichern, um eine Ebene der Unterroutine zu ermöglichen (einige Mitglieder der Familie erlaubten 2 oder 3 Ebenen). Es wurde keine Unterbrechungsmöglichkeit bereitgestellt.

Einige Modelle hatten nur 4 I/O-Leitungen, da sie kein On-Chip-ROM hatten und die begrenzte Anzahl von Gehäusepins benötigt wurde, um auf den Programmspeicher außerhalb des Chips zuzugreifen. Eine Version hatte spezielle Ausgänge zum Ansteuern einer Vakuum-Fluoreszenzanzeige und ein programmierbares Logik-Array , das zum Ansteuern von Sieben-Segment-Anzeigen nützlich ist . Vier Eingangsleitungen wurden für Zwecke wie das Erfassen von Tastatureingaben bereitgestellt, und eine unterschiedliche Anzahl von Ausgangsleitungen wurde bereitgestellt, um externe Geräte zu steuern oder die Reihen einer Tastatur abzutasten.

PMOS-Versionen liefen mit -9 oder -15 Volt und verbrauchten etwa 6 mA. Die Ausgangslogikpegel waren daher nicht mit der TTL-Logik kompatibel . Die NMOS- und CMOS-Teile liefen mit +5 Volt im TTL-Stil und konnten mit einer 5-Volt-Logik zusammenarbeiten.

Die Anleitungssets variieren leicht je nach Modell, mit 43 Anleitungen im Basisset und 54 bei einigen Familienmitgliedern; Anweisungen waren 8 Bit lang. Es wurden arithmetische BCD- Anweisungen bereitgestellt, jedoch waren keine Anweisungen für logisches UND oder ODER von Registern verfügbar. Unterprogramme waren in einigen Teilen auf 1 Ebene beschränkt (ein Unterprogramm konnte kein anderes Unterprogramm aufrufen), während in anderen 2 oder 3 Ebenen verfügbar waren.

Jeder Befehl dauerte zwischen 10 und 15 Mikrosekunden, um auf den NMOS- und PMOS-Teilen ausgeführt zu werden, aber einige CMOS-Teile konnten bis zu 6 Mikrosekunden lang ausgeführt werden. Der interne Oszillator lieferte eine effektive Taktrate von etwa 0,3 Megahertz.

Die TMS1000-Teile wurden in Durchgangsloch- Dual-In-Line-Gehäusen mit 28 oder 40 Pins verpackt , aber einige Modelle für das Prototyping waren in 64-Pin-Gehäusen untergebracht. Alle Versionen hatten einen Temperaturbereich von 0 bis 70 Grad C.

Da diese als Einchip-Embedded-Systeme gedacht waren , wurden in der TMS 1000-Familie keine speziellen Support-Chips UARTs usw. speziell hergestellt.

Verweise

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