TMS9900: История 16-битного микропроцессора

Введение

16-битный микропроцессор

TMS9900 был одним из первых коммерчески доступных, однокристальных 16-битных микропроцессоров. Представленный в июне 1976 года, он реализовал архитектуру миникомпьютера TI 990 от Texas Instruments в формате одного чипа и первоначально использовался для моделей начального уровня этой линейки. Его 64-выводной корпус DIP делал его более дорогим для использования в небольших машинах, чем более распространенный 40-выводной корпус, и он имел относительно мало успешных проектов за пределами собственного использования TI. Среди этих применений были домашние компьютеры TI 99/4 и TI 99/4A, которые в конечном итоге были проданы тиражом около 2,8 миллиона штук. Микрокомпьютерные реализации 9900 в 40-выводных корпусах включали TMS9940, TMS9980/81, TMS9995. TMS99105/10 был последней итерацией 9900 в 1981 году и включал в себя функции миникомпьютера TI 990/10. Он был предложен группе IBM, разрабатывающей персональный компьютер. "Мы не узнали, что потеряли, до 1981 года", – вспоминал он, поскольку IBM выбрала Intel 8088 для IBM PC. Одним из факторов стало отсутствие четкого плана расширения доступа к более чем 64 КБ логической памяти. Семейство 9900 могло расширить свое адресное пространство до 16 МБ только с помощью страничной организации памяти, а 99000 мог адресовать 256 КБ через сегменты. После ухода с рынка персональных компьютеров с такими продуктами, как TI 99/4A, подразделение микропроцессоров компании в конечном итоге переключило свое внимание на серию специализированных процессоров TMS320.

Реализация

TMS9900 был изготовлен с использованием технологии МОП на кремниевых затворах с N-каналом. Обучающая система для микропроцессора была выпущена под названием TM990/189.

TMS9900 Разработка семейных продуктов

Вторым поколением семейства микропроцессоров TMS9900 был TMS9995, который обеспечивал "функциональную производительность на скорости в 3 раза выше, чем у любого предыдущего процессора семейства 9900", во многом благодаря включению технологии предварительной выборки инструкций. В сфере домашних компьютеров TMS9995 использовался лишь в Tomy Tutor, эзотерическом улучшении TI99 4/A под названием Geneve 9640 и проекте, опубликованном в журнале Electronics Today: Powertran Cortex. Его планировали использовать в компьютерных системах TI 99/2 и TI 99/8, но ни одна из них не дошла до стадии прототипа. Позже TI разработала более мощное семейство микропроцессоров TMS99000, которое использовалось в качестве центрального процессора в мини-компьютере 990/10A для снижения затрат. К сожалению, к моменту выхода 990/10A на рынок закат эры мини-компьютеров был уже близок. Семейство TMS99000 включает два микропроцессора: TMS99105A и TMS99110A, которые идентичны, за исключением содержимого встроенного ПЗУ макрохранилища (макрохранилище содержит дополнительные функции или инструкции посредством эмуляционных подпрограмм, написанных на стандартном машинном коде). Встроенное ПЗУ макрохранилище микропроцессора TMS99110A содержит инструкции для операций с плавающей запятой, доступные как часть набора машинных инструкций, в то время как базовая модель TMS99105A не содержит их. Оба чипа могут выполнять инструкции макрохранилища во внешней памяти. Третий представитель семейства TMS99000, TMS99120, был анонсирован, но, возможно, так и не был запущен в коммерческое производство. Встроенное ПЗУ макрохранилище TMS99120 должно было содержать подпрограммы поддержки времени выполнения языка высокого уровня PASCAL. Набор инструкций семейства TMS99000 расширяет набор инструкций 9900, сохраняя при этом совместимость. Дополнительные инструкции включают в себя инструкции для знакового умножения и деления (впервые появившиеся в TMS9995), сдвига длинных слов, сложения и вычитания; загрузки регистра состояния, загрузки указателя рабочей области, операций со стеком, поддержки многопроцессорности, манипулирования битами. Компоненты семейства могут обращаться к 256 КБ памяти посредством сегментации кода/данных и могут использовать схему управления памятью TIM99610 для адресации до 16 МБ. Архитектура содержит множество других усовершенствований по сравнению с TMS9900 и TMS9995.

The second generation of the TMS9900 family of microprocessors was the TMS9995 which provided "functional performance at speeds 3 times faster than any previous 9900 family processor", largely due to the inclusion of instruction prefetch technology. In the home computer arena, the TMS9995 only found use in the Tomy Tutor, an esoteric TI99 4/A upgrade called the Geneve 9640, and a project printed in Electronics Today: the Powertran Cortex. It was planned to be used in the TI 99/2 & TI 99/8 computer systems, but neither advanced past the prototype stage. TI later developed the more powerful TMS99000 family of microprocessors, which was used as the CPU in the 990/10A minicomputer as a cost reduction. Unfortunately, by the time the 990/10A made it to market, the end of the minicomputer era was already in sight. The TMS99000 family includes two microprocessors, the TMS99105A and the TMS99110A, which are identical except for the contents of on chip macrostore ROM memory (macrostore memory contains added functions or instructions through emulation routines written in standard machine code). The on chip ROM Macrostore in the TMS99110A microprocessor contains floating point instructions which are available as part of the machine language instruction set, while the baseline TMS99105A does not. Both chips can implement Macrostore instructions in an external ROM. A third member of the TMS99000 family, the TMS99120, was announced but may never have been commercially produced. The on chip ROM Macrostore in the TMS99120 was to contain run time support routines for the PASCAL high level language. The instruction set for the TMS99000 family extends the 9900 instruction set while keeping compatibility. The additional instructions includes those for signed multiply and divide (first appearing in the TMS9995), long word shift, add, and subtract; load status register, load workspace pointer, stack operations, multiprocessor support, bit manipulation. Members of the family can access 256KB of memory through code/data segmentation, and may use the TIM99610 memory mapper to address up to 16MiB. The architecture contains many other advances over the TMS9900 and TMS9995.

Варианты

Описание модели TI990/9 Ранний многочиповый процессор для систем миникомпьютеров, 1974 TI990/10 Многочиповая реализация для систем миникомпьютеров, 1975 TI990/12 Многочиповая реализация, быстрее, чем 990/10 TMS9900 Одночиповая реализация, 1976, использовалась в компьютере TI 99/4(A) TMS9940 Микроконтроллер с 2 КБ ROM, 128 Б RAM, счетчик с уменьшением, шина CRU, 1979 TMS9980TMS9981 8-битные версии TMS9900 TMS9985 TMS9940 с 8 КБ ROM, 256 Б RAM и 8-битной внешней шиной, ок. 1978 (не был выпущен) TMS9989 Улучшенный 9980, использовался в военной технике TMS9995 Улучшенный, как TMS9985, без ROM. Использовался в прототипах TI 99/2 и TI 99/8, Tomy Tutor и компьютере Geneve Geneve 9640 TMS99105 Базовый представитель семейства микропроцессоров TMS99000 TMS99110 Микропроцессор семейства TMS99000 с инструкциями с плавающей точкой, предварительно запрограммированными в ROM Macrostore на чипе TMS99120 Микропроцессор семейства TMS99000 с поддержкой во время выполнения для языка высокого уровня PASCAL, предварительно запрограммированным в ROM Macrostore на чипе (микропроцессор был анонсирован, но, возможно, никогда не был запущен в коммерческое производство).