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TMS1000: der erste im Handel erhältliche Mikrocontroller



Wir verwenden Mikrocontroller, ohne darüber nachzudenken, in solchen Projekten, in denen wir einmal mit einer Reihe von Logikchips der 74. Serie arbeiten müssten. Aber wer von uns hat jemals über die Entwicklung von Mikrocontrollern nachgedacht? Es ist Zeit, ein paar Jahrzehnte zurück zu gehen und sich den ersten im Handel erhältlichen Mikrocontroller, Texas Instruments TMS1000, anzusehen.

Stellen Sie sich eine Welt ohne Mikrocontroller vor



Das Speak & Spell-Spielzeug von Texas Instruments 1978 war ein typisches Beispiel für die Verwendung des TMS1000.

Ohne Mikrocontroller wäre es nicht übertrieben zu sagen, dass viele der auf Websites wie Hackaday gezeigten hausgemachten Projekte nicht durchgeführt worden wären. Diejenigen von uns, die sich an die Zeit erinnern, bevor Mikrocontroller für die Öffentlichkeit zugänglich und einfach zu programmieren waren, können diese Computersteuerung bei der Erstellung eines kleinen Geräts bestätigen, obwohl dies im Prinzip möglich war, aber anstatt einen einzelnen Chip zu verwenden, müssten Sie ein gesamtes Computersystem erstellen. Ich erinnere mich an die Systeme, die auf Veroboard-Prototyping-Boards (von Vero Precision Engineering Ltd) auf Basis von Z80-Prozessoren montiert waren, und neben dem Z80 befanden sich EPROM, RAM-Chips und Chips der Serie 7400 auf dem Boardund Peripherie-Chips wie 6402 UART oder Port 8255 I / O. Um eine LED zu blinken oder Mikroschalter zu folgen - solche Aufgaben erforderten sowohl Arbeits- als auch Kostenaufwand. Deshalb haben wir uns nur dann dafür entschieden, wenn sie für das Projekt erforderlich waren. Für mich änderte sich alles in den frühen neunziger Jahren, als die ersten verfügbaren Mikrocontroller mit EEPROM an Bord auf den Markt kamen, aber zu diesem Zeitpunkt existierten die Chips selbst bereits seit einigen Jahrzehnten.

Das mag heute seltsam erscheinen, aber für einen Ingenieur aus den 1970er Jahren war ein Desktop-Rechner interessanter als ein Desktop-Computer. Dennoch wurden viele der ersten Mikrocomputer mit Blick auf Taschenrechner wie Intel 4004 entwickelt. Die Hersteller von Taschenrechnern trugen zur Entwicklung von Siliziumchips bei, und in Texas Instruments führte dies zur Entwicklung der ersten All-on-One-Mikrocontroller, die 1971 entwickelt wurden als vorprogrammierte CPUs, auf deren Basis es möglich wäre, Taschenrechner auf einem Chip herzustellen. Nur wenige Jahre später, 1974, wird das Unternehmen TMS1000, einen Mikrocontroller auf einem einzigen Chip, für eine Vielzahl von Aufgaben herausbringen. Dies wird der erste Chip dieser Art sein, der in den Handel kommt.

Es lohnt sich, näher auf die verwendete Terminologie einzugehen, da 1974 nicht überall alle modernen Wörter verwendet wurden. TI pries den TMS1000 als Mikrocomputer, weil er ihnen als All-in-One-Computer erschien, für den keine externen Peripheriegeräte erforderlich waren. Heute würden wir den Mikrocomputer als das Gerät bezeichnen, auf dem Sie diesen Artikel wahrscheinlich lesen. Er stammt von dem entfernten Vorfahren des Altair 8800 ab, der im selben Jahr erschien, aber dann steckte die Terminologie wie die Technologie noch in den Kinderschuhen. Das Wort "Mikrocontroller" wurde dann verwendet, um sich auf einen Computer mit eingebauter E / A zu beziehen - das Zitat aus dem IBM Technical Bulletin von 1971 ist im Oxford English Dictionary enthalten -, aber anscheinend hat diese Definition keine Universalität erlangt. Vergleichen Sie mit der moderneren Definition von "System on a Chip", SoC,Dies bedeutet einen vollwertigen Allzweckcomputer, der Zugriff auf seinen Bus bietet, und nicht nur einen Satz von E / A-Leitungen oder Peripheriegeräten wie einen Mikrocontroller.

Wie einfach sollte der Mikrocontroller sein?



Interne Architektur des TMS1000 Der

TMS1000 war damals der erste im Handel erhältliche Mikrocontroller. Aber was war das für ein Chip? In der ursprünglichen Zeile hatte er vier Optionen, alle mit demselben 4-Bit-Prozessor der Harvard-Architektur , jedoch mit einer unterschiedlichen Anzahl von E / A-Leitungen sowie ROM- und RAM-Größen. Die Familien TMS1000 und TMS1200 hatten 8192 Programmbits in RM und 256 Bit RAM, während die Familien TMS1100 und 1300 doppelt so viel hatten. Es gab Versionen mit Unterstützung für hohe Ausgangsspannungen zur Steuerung von Vakuum-Fluoreszenzindikatorenin Gehäusen mit 28 und 40 Kontakten. Ihre interne Architektur war nach heutigen Maßstäben äußerst einfach - keine Registerbanken oder Pipelining, die von modernen Systemen erwartet werden könnten. Er verfügte nicht über eine so große Auswahl an Peripheriegeräten für moderne Mikrocontroller, und die E / A-Relaiselemente wurden durch eine einfache programmierbare Logikmatrix ergänzt. Es könnte beispielsweise als Codierer oder Decodierer verwendet werden, in dieser Spezifikation wird es als Decodierer für eine 7-Segment-Anzeige verwendet. Anspruchsvoller Softwareentwicklungsprozess für TMS1000




Experimentatoren konnten einen solchen Chip jedoch nicht einzeln kaufen, da seine ROM-Maske nur zum Zeitpunkt der Produktion programmiert werden konnte. Die gesamte Programmierung erfolgte auf dem Mainframe-Simulator, wobei die Zugriffsfreigabe von TI unterstützt wurde. Als Ergebnis der Simulation erzeugte der Computer einen Stapel Lochkarten, mit denen nach sehr komplexen Debugging- und Testprozessen Masken zum Codieren von ROM erstellt werden konnten. Auf Anfrage konnte sogar der Mikrocode geändert werden, nachdem eine Erweiterung der Funktionen für 43 Geräteanweisungen erhalten wurde. Die Maskenprogrammierung bedeutete auch, dass alle TMS1000, die Sie heute finden, immer noch die Programme enthalten, mit denen Sie sie erstellt haben. und ohne Kontext werden sie in Form des ursprünglichen Eisens nutzlos sein, außer in Form einer historischen Neugier. Dies hält jedoch einige Verkäufer nicht davon abWenn Sie das TMS1000 wirklich für die Kollektion benötigen, können Sie es zu einem nicht sehr hohen Preis kaufen.

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CMOS TMS1000

In den 1980er Jahren wurde die Welt von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern mit 8 und 16 Bit erfasst. Abgesehen von unsichtbaren Arbeiten im Darm von TI-Taschenrechnern zog sich die TMS1000-Linie schließlich zurück und segelte leise in die Geschichte der Elektronik ein. Es ist interessant festzustellen, dass einige ihrer Zeitgenossen noch heute arbeiten - Sie können immer noch Derivate von PIC, 8051, Z80 und sogar 6502 kaufen, obwohl es keine direkten Nachkommen von 4-Bit-TI-Prozessoren mehr gibt. Einer der Gründe dafür war die rasche Entwicklung von Technologien, aber auch die Schwierigkeit, Software für sie zu entwickeln, spielte eine Rolle. Die aufgelisteten 8-Bit-CPUs sind nach wie vor beliebt, da jeder ein Prototyping-Board, einen EPROM-Programmierer, nehmen und mit dem Schreiben eines Programms beginnen kann. Deshalb haben sie das Rückgrat von Entwicklern hervorgebracht, die sich in ihrer Architektur gut auskennen.Entwickler für das TMS1000 müssen am Nachmittag mit Feuer schauen, und sie reichen eindeutig nicht aus, um die Entwicklung von Nachkommen von 4-Bit-Chips zu erfordern. Zu einer Zeit wurden mehrere Versionen von Prozessoren mit Unterstützung für ein externes ROM entwickelt, aber seitdem hat sich der Fortschritt weiterentwickelt und ist um 4 Bit gewachsen.

Heute kann es sein, dass Sie auf das TMS1000 stoßen, hauptsächlich aufgrund eines elektronischen Spielzeugs aus den 70er Jahren, wie Speak & Spell von TI selbst oder Simon von Milton Bradley. Sogar diese Spiele überlebten ihren eigenen Prozessor; Heute können Sie eine moderne Version des Simon-Spiels von Mattel kaufen, und die TI-Reihe von Lernspielzeugen von TI wurde bis in die 1990er Jahre fortgesetzt. Dieser Prozessor hat jedoch ein unglaubliches Erbe hinterlassen und ist noch heute in einem elektronischen Gerät mit Mikrocontroller zu finden. Wenn Sie ein solches Gerät haben, wissen Sie - Sie haben ein kleines Stück Geschichte!

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