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TMS1000: o primeiro microcontrolador disponível comercialmente



Usamos microcontroladores sem sequer pensar nisso, em projetos nos quais uma vez teríamos que trabalhar com um monte de chips lógicos da 74ª série. Mas qual de nós já pensou sobre a evolução dos microcontroladores? É hora de voltar algumas décadas e olhar para o primeiro microcontrolador disponível no mercado, o Texas Instruments TMS1000.

Imagine um mundo sem microcontroladores



O brinquedo Speak & Spell da Texas Instruments 1978 foi um exemplo típico de uso do TMS1000.

Não seria exagero dizer que sem microcontroladores, muitos dos projetos caseiros exibidos em sites como Hackaday não teriam sido realizados. Aqueles de nós que se lembram do tempo anterior ao surgimento de microcontroladores acessíveis ao público e fáceis de programar poderão confirmar que o controle do computador no projeto de criação de um pequeno dispositivo, embora fosse possível em princípio, mas em vez de usar um único chip, você teria que mexer em todo o sistema do computador. Lembro-me dos sistemas montados nas placas de prototipagem Veroboard (da Vero Precision Engineering Ltd) com base nos processadores Z80 e, além do Z80, havia EPROM, chips de RAM, chips da série 7400 na placae chips periféricos como 6402 UART ou porta 8255 E / S. Para piscar um LED ou seguir os microinterruptores - essas tarefas exigiam despesas sérias, tanto em termos de mão-de-obra quanto de custo; portanto, decidimos isso apenas quando eram necessárias para o projeto. Para mim, tudo mudou no início dos anos 90, quando os primeiros microcontroladores disponíveis com EEPROM a bordo entraram no mercado, mas nessa época os próprios chips já existiam há algumas décadas.

Isso pode parecer estranho hoje, mas para um engenheiro da década de 1970, uma calculadora de mesa era mais interessante que um computador de mesa. No entanto, muitos dos primeiros microcomputadores foram projetados de olho em calculadoras, como a Intel 4004. Os fabricantes de calculadoras contribuíram para o desenvolvimento de chips de silício e, na Texas Instruments, isso levou à criação dos primeiros microcontroladores "tudo em um chip" que foram desenvolvidos em 1971 como CPUs pré-programadas, com base nas quais seria possível fazer calculadoras em um chip. Apenas alguns anos depois, em 1974, a empresa lançará o TMS1000, um microcontrolador em um único chip para uma ampla gama de tarefas, e este será o primeiro chip a ser vendido.

Vale a pena aprofundar-se na terminologia usada, pois em 1974 nem todas as palavras modernas foram usadas em todos os lugares. A TI apresentou o TMS1000 como um microcomputador, porque parecia um computador tudo em um que não requeria periféricos externos. Hoje chamaríamos o microcomputador de dispositivo no qual você provavelmente está lendo este artigo, descendente do ancestral distante do Altair 8800 que apareceu no mesmo ano, mas a terminologia, como a tecnologia, estava em sua infância. A palavra "microcontrolador" foi usada para se referir a um computador com E / S embutida - a citação do boletim técnico da IBM de 1971 é fornecida no Oxford English Dictionary - mas, aparentemente, essa definição não ganhou universalidade. Compare com a definição mais moderna de "sistema em um chip", SoC,o que significa um computador de uso geral completo que dá acesso ao seu barramento, e não apenas um conjunto de linhas de E / S ou periféricos, como um microcontrolador.

Quão simples deve ser o microcontrolador?



Arquitetura interna do TMS1000 O

TMS1000 foi o primeiro microcontrolador disponível comercialmente. Mas o que foi esse chip? Na linha original, ele tinha quatro opções, todas com o mesmo processador de 4 bits da arquitetura Harvard , mas com um número diferente de linhas de E / S e tamanhos de ROM e RAM. As famílias TMS1000 e TMS1200 tinham 8192 bits de programa em RM e 256 bits de RAM, enquanto o TMS1100 e 1300 tinham o dobro. Havia versões com suporte para altas tensões de saída para controlar indicadores fluorescentes a vácuo, em caixas com 28 e 40 contatos. Sua arquitetura interna pelos padrões de hoje era extremamente simples - nenhum banco de registro ou canalização que poderia ser esperado dos esquemas modernos. Ele não possuía uma variedade tão grande de periféricos disponíveis para microcontroladores modernos, e os elementos do relé de E / S foram complementados por uma matriz lógica programável simples. Pode ser usado como um codificador ou decodificador, por exemplo, nesta especificação , é usado como um decodificador para uma tela de 7 segmentos. Processo sofisticado de desenvolvimento de software para o TMS1000




Mas os experimentadores não podiam comprar esse chip individualmente, já que sua máscara de ROM só podia ser programada no momento da produção. Toda a programação foi realizada no simulador de mainframe, com o compartilhamento de acesso suportado pela TI. Como resultado da simulação, o computador produziu uma pilha de cartões perfurados que, após processos muito complexos de depuração e teste, podiam ser usados ​​para criar máscaras para codificar a ROM. A pedido, até o microcódigo pode ser alterado, tendo recebido uma extensão de recursos para 43 instruções do dispositivo. A programação de máscaras também significava que todos os TMS1000s encontrados hoje ainda contêm os programas com os quais você os criou; e sem contexto, na forma do ferro original, serão inúteis, exceto na forma de uma curiosidade histórica. No entanto, isso não impede alguns vendedores depara colocar etiquetas de preço comoventes, mas ainda assim, se você realmente precisar do TMS1000 para a coleção, poderá comprá-lo por um preço não muito alto.

1970- , ?



CMOS TMS1000

Na década de 1980, microprocessadores e microcontroladores de 8 e 16 bits haviam dominado o mundo, portanto, além do trabalho invisível nas entranhas das calculadoras de TI, a linha TMS1000 acabou se aposentando e navegou silenciosamente na história da eletrônica. É interessante notar que alguns de seus contemporâneos ainda funcionam hoje - você ainda pode comprar derivados do PIC, 8051, Z80 e até 6502, apesar do fato de que não há mais descendentes diretos de processadores de TI de 4 bits. Uma das razões para isso foi o rápido desenvolvimento de tecnologias, mas a dificuldade no desenvolvimento de software para elas também desempenhou um papel. As CPUs de 8 bits listadas ainda são populares porque todos podem pegar uma placa de prototipagem, um programador de EPROM e começar a escrever um programa, e é por isso que eles criaram a espinha dorsal dos desenvolvedores que são versados ​​em sua arquitetura.Os desenvolvedores do TMS1000 precisam procurar fogo à tarde e claramente não são suficientes para exigir o desenvolvimento de descendentes de chips de 4 bits. Ao mesmo tempo, várias versões de processadores com suporte para uma ROM externa foram desenvolvidas, mas desde então o progresso avançou e aumentou em 4 bits.

Hoje, você pode encontrar o TMS1000 principalmente por causa de um brinquedo eletrônico dos anos 70, como o Speak & Spell da própria TI ou o Simon de Milton Bradley. Até esses jogos sobreviveram ao seu próprio processador; hoje você pode comprar uma versão moderna do jogo Simon da Mattel, e a linha de brinquedos educativos para fala da TI continuou até os anos 90. No entanto, esse processador deixou um legado incrível e ainda pode ser encontrado hoje em um dispositivo eletrônico com um microcontrolador. Se você possui esse dispositivo, saiba - você tem um pequeno pedaço de história!

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