Nationaler Halbleiter-PACE - National Semiconductor PACE

National Semiconductor PACE-Chip (IPC-16A/500)

Der IPC-16A PACE von National Semiconductor , kurz für "Processing and Control Element", war der erste kommerzielle Single-Chip- 16-Bit- Mikroprozessor , der Ende 1974 angekündigt wurde. Es war eine Single-Chip-Implementierung ihres Fünf-Chip- IMP von Anfang 1973 -16- Architektur, die wiederum vom Data General Nova- Minicomputer inspiriert war . PACE fügte dem grundlegenden IMP-16 einen neuen Betriebsmodus hinzu, den "Byte-Modus", der für die Arbeit mit 8-Bit- Daten wie ASCII- Text nützlich war .

In pMOS implementiert , wie es für die damalige Zeit üblich war, benötigte es drei Versorgungsspannungen und einen externen Takt mit genügend Signal, um die interne Logik anzusteuern . Dies wurde normalerweise vom STE-Chip geliefert. Die meisten PACE-Systeme benötigten außerdem den HdO-Chip, um die höheren internen Spannungssignale in TTL- Pegel umzuwandeln, die vom Rest des Systems verwendet werden. Seine gemultiplexten Adress- und Datenpins erforderten auch zusätzliche Logik.

Obwohl National Semiconductor Second-Source- Vereinbarungen mit Signetics und Rockwell Semiconductor hatte , produzierte keines der beiden Unternehmen das PACE-Design. Dem PACE folgte der INS8900 , der die gleiche Architektur aufwies , aber in nMOS implementiert wurde . Diese Version erleichterte die elektrische Schnittstelle und behob auch mehrere Fehler in der PACE-Logik und erhöhte die Geschwindigkeit um etwa 50%.

Beschreibung

Physisch

Der PACE war in einem 40-Pin- Dual-In-Line-Gehäuse (DIP) verpackt , ursprünglich aus Keramik.

Da sie auf pMOS-Logik basierte , benötigte die PACE-Serie drei Versorgungsspannungen, +5V, +8V und -12V. Der +8V-Pegel wurde normalerweise mit einfacher Elektronik geliefert, die von der +5V-Leitung gespeist wird, wodurch die Komplexität der Stromversorgung reduziert wird . Der Chip wurde normalerweise unter Verwendung eines externen 750-Nanosekunden-Takts (1,33 MHz) unter Verwendung des STE-Chips des System-Timing-Elements angesteuert, um Signale der erforderlichen Stärke zu erzeugen.

Da es auf einem pMOS mit drei Spannungen basierte, war es nicht trivial, das System mit üblichen Geräten zu verbinden, die auf +5V [Transistor-Transistor-Logik|TTL]-Pegel arbeiteten. Aus diesem Grund enthielten Systeme, die den PACE verwenden, normalerweise ein bidirektionales Transceiver-Element, BTE. Dies funktionierte in Verbindung mit dem HdO, um einen vollständigen Satz von Bussignalen mit TTL-Spannungen zu erzeugen, die dann verwendet werden konnten, um problemlos mit den meisten modernen Geräten wie SRAM verbunden zu werden . Dies erforderte immer noch Geräte, die Adressierung verwenden, wie der Hauptspeicher , um die Adresse zwischen den Zyklen zwischenzuspeichern.

Internes Design

Der IMP-16 von National Semiconductor war von Data General Nova inspiriert, wies jedoch eine Reihe von Unterschieden in seinem ISA auf. Dazu gehörte die Handhabung der vier 16-Bit- Prozessorregister . Im Nova waren die ersten beiden Register, AC0 und AC1, Akkumulatoren und wurden für die meisten grundlegenden arithmatischen und logischen Operationen verwendet.

Obwohl der PACE für die damalige Zeit mit einer relativ hohen Taktgeschwindigkeit lief, wurde die Befehlssatzarchitektur (ISA) unter Verwendung von Mikrocode implementiert und der gemultiplexte Bus erforderte zwei Zyklen für jeden Speicherzugriff. Infolgedessen dauerte eine typische Anweisung etwa 12 bis 30 Mikrosekunden, was ungefähr der Geschwindigkeit moderner 8-Bit-Prozessoren wie dem Intel 8080 entspricht . Dies bot immer noch einen Vorteil bei der Arbeit mit größeren Daten, beispielsweise in einer Gleitkommabibliothek , da dieser einzelne Befehl doppelt so viele Daten in einer einzigen Operation verarbeiten konnte.


Anmerkungen

Verweise

Zitate

Literaturverzeichnis

  • IPC-16A PACE , National Semiconductor Datenblatt, Bitsavers (2018-01-06)
  • Abramowitz, Bob; Enger, Janice; Ingraham, Curtis; Jacobson, Susanna; McGuire, Patrick (1981). Osborne 16-Bit-Mikroprozessorhandbuch . Osborne/McGraw-Hill. ISBN 0-931988-43-8.