Прадедушка Z80 и можно ли его перебороть?

[Filia]

Говорить, что Z80 "прадедушка" или "мамонт" я бы не стал. Время показало, что это лучший из всех 8-и разрядный процессор с 16-ти разрядной адресацией. Да ещё со встроенной регенерацией динамического ОЗУ. С одним 5 Вольтовым питанием.
Теоретически, к нему можно подключить сколь угодно много банков ОЗУ (не важно - статической или динамической) по 64 килобайта со страничной адресацией, сколь угодно большой объём ПЗУ (ROM, PROM, EPROM, EEPROM (Flash), NVRAM) то же со страничной адресацией.
Развитый набор команд (больше не у кого не было из 8-и разрядников).
Всё это вместе и дало ему такую популярность и привлекательность. Он использовался, используется и (я уверен) ещё долго будет использоваться в огромном количестве промышленного, торгового, бытового и др. оборудования. Да, конечно, технология n-МОП (NMOS) или КМОП (CMOS) 3 микрона уже и устарела, но это не умоляет его достоинств, поэтому и выпускаются (и будут выпускаться) его современные собратья, сохраняющие полную приемственность как функциональную, так и аппаратную. Кроме всего, на складах полным полно лежит Z80 и эти склады продолжают пополнятся, правда, уже в других корпусах и на базе более новых технологий (eZ80 и его аналоги). Ладно, это всё лирика...
Теперь конкретно по вопросу:
Из теории и практики известно, что если невозможно заменить всё устройство, сделанное (собранное) на разрозненных компонентах одним чипом (микросхемой), то ни о каком повышении надёжности не может быть и речи. Далее, представим, что Вы на 100% "повторили" это устройство на другой элементной базе. Как Вы думаете, как долго будет исправно работать ваше устройство? И что делать, когда оно выйдет из строя? Персонально вас всё время вызывать? А когда такой возможности не будет, ещё одного такого же "умника" искать???
Будь я вашим начальником, я бы КАТЕГОРИЧЕСКИ запретил вам что либо переделывать. Я больше чем уверен, что "ваше" устройство не экспериментальная разработка в единственном числе, а серийно выпускающаяся модель, под которую подготавливался персонал для обслуживания и ремонта. Естественно, вашу "разработку" никто из них не сможет ни обслужить, ни починить.
Если Вы действительно собрались сделать полезное дело, то сделайте свою установку целиком "с нуля", выпустите всю положенную документацию, проведите все испытания, подготовьте обслуживающий персонал, разверните маркетинг и тогда к вам ни каких вопросов не будет. Надеюсь, Вы понимаете теперь, что если ваша установка выйдет из строя, а до вас невозможно будет "достучаться", то установку придётся выбрасывать целиком (это уже будет металлолом). И уж совсем не хочется подозревать вас или думать о том, что Вы, фактически, собираетесь "украсть" установку, а когда она сломается, начнёте шантажировать руководство предприятия, фирмы (или что там у вас ещё) и набивать себе цену.
Кроме этого, большинство коммерческих и выпускающихся малыми партиями изделий имеют защиту от дублирования и обычно эту защиту делают такой, что бы дублирование стало бессмысленным (что бы цена взлома защиты превышала стоимость десятка, а то и сотни установок, у особо сложных и дорогих - более 1000000).
Сам я постоянно сталкивался и сталкиваюсь с точно таки ми же "умниками", которые (по молодости и неопытности, да и по не знанию) считают, что если они переделают всё "на современную" (на самом деле - на ту, которую они только и знают) технологию, то станет "лучше всё работать", "станет надёжнее", "будет работать быстрее" и т.д. и т.п.
Скорее всего, у вас проблема в том, что у вас нет никакой информации об устройстве, Вы не знаете как оно работает, а вам очень бы хотелось это узнать ("проблема с интерфейсом"), что бы что то там "улучшить", "ускорить", "оптимизировать", "уменьшить в размере" и т.д., но изучать (я ко бы "древнюю", "устаревшую") технологию "в лом", конечно, зачем, если Вы уже изучили одну-две "современных" технологии, которые (по вашему мнению) с лихвой "перекрывают", "превосходят" "древнюю" или "устаревшую"??? Но как часто бывает, когда подробно такому "умнику" всё распишешь, покажешь, объяснишь, покажешь на цифрах, тот, в свою очередь, поищет в Интернете, справочниках и т.д., то потом с удивлением и интересом наблюдаешь, как у человека меняется мнение с точностью до наоборот, но человек уже осознанно понимает, что устройство делали не дураки. Мало того, в то время, когда разрабатывалось это устройство, все современные технологии уже существовали и были доступны.
Если же (в случае выхода из строя) Вы сами не знаете как восстановить работоспособность установки, то решать такую задачу таким образом - полный абсурд. Любые компоненты комплектов Z80, Z380 и eZ80 гораздо проще и ДЕШЕВЛЕ заказать (а они ещё лет 20 будут доступны и цена - буквально копейки), чем заниматься полной заменой управляющего комплекса установки. Тем более, что существует ооогромная масса ПОЛНЫХ аналогов как самого процессора Z80, так и всех без исключения компонентов процессорного комплекта, большинство которых выпускаются до сих пор. Даже клон Z80 (превосходящий по некоторым возможностям родной Z80) выпускался в России под марками Т34ВМ1 и Т34ВГ1. (http://speccy.info/Т34)
Сам я работаю на одном закрытом предприятии, где работает полно оборудования именно на базе Z80, (Z180, Z280 - по одной установке), Z380, eZ80 и их аналогов, чего то ни у меня, ни у кого то другого из разработчиков оборудования не приходит мысли что то менять на новую элементную базу. Для этого мы просто разрабатываем новую установку "с нуля". Причём, довольно часто, из-за цены компонентов и хорошо описанного функционала, для удешевления последующего ремонта и обслуживания, там, где это разумно, за основу разработки берутся опять же комплекты Z80, Z380 или eZ80. Но это ни в коем случае не влияет на использование в разработках самых последних достижений и технологий в микроэлектронике, если без этого не обойтись и это экономически оправдано.

[dosikus]

Говорить, что Z80 "прадедушка" или "мамонт" я бы не стал. Время показало, что это лучший из всех 8-и разрядный процессор с 16-ти разрядной адресацией.
...
Ладно, это всё лирика...

Вот, вот - именно вода . Все ваши дифирамбы Z80'у( не реинкарнации , а тому самому) , или от незнания новых технологий либо от отрицания всего нового на корню . Во первых это именно процессор со всеми вытекающими - отсутствие как RAM так и ROM, и самое главное - какой либо периферии .
А насчет проблем ТС - было сказано уже неоднократно :
пока он как партизан скрывает информацию , никто ему не сможет помочь.

[Filia]

Вот, вот - именно вода . Все ваши дифирамбы Z80'у( не реинкарнации , а тому самому) , или от незнания новых технологий либо от отрицания всего нового на корню . Во первых это именно процессор со всеми вытекающими - отсутствие как RAM так и ROM, и самое главное - какой либо периферии .

Судя по всему, вы так и не поняли сути того, о чём я написал.
Если Вы имеете в виду однокристальные микроЭВМ, то, интересно, о какой переферии, кроме стандартного параллельного порта, встроенных ЦАП и АЦП, ШИМ, интерфейсов ввода-вывода, да нескольких примитивных контроллера двигателя и радиочастотного приёмопередатчика, а так же контроллера простейшего дисплея и клавиатуры может пока идти речь? И что с этим всем делать, если, допустим, встроенных RAM и ROM всё равно не хватит, а всё остальное, кроме процессора и программируемого таймера нафиг не нужно??? Наращивать RAM и ROM снаружи? Ставить одноплатную микроЭВМ? И ради чего? Для удобства программирования? А как это потом отразится на цене всей серии и надёжности? Задолбаетесь потом ездить по всем странам и континентам чинить по гарантии...
Иной раз вместо процессора и ПЗУ можно обойтись просто двумя ПЗУ достаточного объёма и двумя-тремя корпусами логики. При этом быстродействие получается гораздо выше...
Идеальным решением (как я уже объяснял в предыдущем посте) будет изготовление ОДНОГО специализированного чипа (микросхемы) (не важно что это будет - микроЭВМ или что то другое), которое полностью будет выполнять все необходимые функции, а если этого сделать невозможно, то чем проще, тем лучше, чем более регулярней структура всего изделия, тем надёжнее и проще ремонт, чем более распространены и известны компоненты, тем менее квалифицированным персоналом может быть произведён ремонт, а следовательно - он будет дешевле.

[niXto]

Интересно, как вы защищаете свои прошивки и устройства от тупого клонирования умельцами-халявщиками? Только ради этого следует выбирать контроллер со встроенной памятью...

если, допустим, встроенных RAM и ROM всё равно не хватит, а всё остальное, кроме процессора и программируемого таймера нафиг не нужно???

И что же делает такое устройство? Часами высчитывает цифры числа Пи? Чем сложнее устройство, тем больше нужно интерфейсов для связи с окружающим миром - КАН, езернет, ЮСБ, i2c, i2s, несколько SPI под дисплей и внешнюю флешку, АЦП для контроллера тачскрина и аналоговых входов... А если не хватает памяти - можно снаружи повесить до нескольких ГБ ДДР-памяти... Голого проца без всякой перефирии сейчас хватает только для елочных гирлянд... Которыми вполне можно рулить ногодрыгом...

[Filia]

Нафиг, допустим, установке для литья из пластика, или установке нанесения-проявления что то сложное вычислять, когда нужно обрабатывать большое количество "разнородных" и "разномастных" датчиков и управлять большим количеством клапанов (воздушных, жидкостных и др.), реле и соленоидов. Львиную долю ПЗУ занимают константы, а процессор из всего набора команд на 98% выполняет только три - пересылка, сравнение и сдвиг с проверкой.
По поводу интерфейсов: как правило, все эти интерфейсы (за исключением нескольких специализированных) нафиг не нужны. Зачем внутреннему контроллеру какой то установки, например, выходить в Интернет или иметь в составе контроллер жёстких дисков? Зато нужно большое количество стандартных параллельных портов (с защитой от КЗ и перегрузок).
По поводу дисплея и клавиатуры: как правило, применяется отдельный блок с цветным дисплеем и клавиатурой, который может обмениваться с процессором (контроллером или блоком управления) установки вообще и по RS232. Этот блок сам представляет собой отдельный мини компьютер со своей прошивкой. Там никакого быстродействия или мощной динамической графики не требуется.
По поводу защиты: всё зависит от цены изделия и объёма партии. Чем дешевле изделие и больше объём, тем проще защита, а то и полное её отсутствие (кому в голову придёт дублировать, если проще и дешевле купить новую).

[KGN]

Голого проца без всякой перефирии сейчас хватает только для елочных гирлянд... Которыми вполне можно рулить ногодрыгом...

Ну, насчет гирлянд Вы несколько погорячились. Как раз в этом году будет ровно 20 (!) лет, в течении которых мое предприятие успешно выпускает устройство как раз на старом добром Z80. И это отнюдь не елочные гирлянды, а промышленное оборудование - есть там и дисплей, и интерфейсы, и не самая примитивная математика имеется. Отказов чисто по электронике за 20 лет - буквально единицы. Так зачем мне его на новую базу перегонять, чисто только за ради понтов?

Интересно, как вы защищаете свои прошивки и устройства от тупого клонирования умельцами-халявщиками? Только ради этого следует выбирать контроллер со встроенной памятью...

Кое-какая защита есть, не переживайте. Один из уровней защиты организован на внешней EEPROM 24-й серии (кстати, I2C чисто программный и прекрасно работает. Как и чисто программные USARTы - не были мы 20 лет назад избалованы встроенными интерфейсами) При первом запуске в EEPROM заносится ряд параметров, которые индивидуальны для каждого экземпляра. Это не просто константы - это настроечные и прочие коэффициенты. Не зная алгоритма и не имея настречного стенда, даже расковыряв ПЗУ, очень непросто их умельцу-халявшику определить. И кое-что еще в добавок тоже есть
Но, конечно, с нуля что-то сейчас делать на Z80 меня уже заставить трудно. Разве что за очень крутые деньги. При наличии нынешних контроллеров смысла нет ни малейшего, в этом Вы правы.

[KGN]

Нафиг, допустим, установке для литья из пластика, или установке нанесения-проявления что то сложное вычислять.

Вопрос как раз не в вычислительной мощности. У все того же Z80 вычислительная мощность была не намного хуже (а, может, и вообще не хуже) современных МК общего применения (DSP и прочее не трогаем) В свое время я вытащил калькулятор с плавающей точкой из Спектрума - масса функций при минимальном объеме ПЗУ и очень приличной (для его тактовой) скорости вычислений.
Вопрос в целесообразности
Производство того самого устройства на Z80, о котором выше говорил, таки обходится дороже похожих по функционалу изделий на современных МК - комплектующие в сумме дороже, плата по размерам гораздо больше, монтаж дороже, потребление заметно выше...
С комплектующими тоже бывают проблемы, что бы тут не говорили - современный МК можно купить где угодно в любом кол-ве, а старые м/с в основном приходится заказывать и ждать поставки.
То же самое касается и разработки - новое устройство на современной базе гораздо проще отладить и гораздо проще написать для него софт.
Ради интереса посчитайте - сколько хотя бы по комплектующим, плате и монтажу будет стоить ус-во на старом контроллере даже с минимумом перефирийных м/с. И сравните с ценой современного, ведь сейчас легко можно подобрать оптимальный МК для конкретной задачи, за несколько баксов Вы получаете "Все в одном" и не паритесь.

[Filia]

Я же писал - всё зависит от задачи. Давайте немного помоделируем (в уме конечно). Допустим, я возьму самый современный процессорный комплект (в BGA корпусах) и сделаю на базе него весь управляющий комплекс установки. Всё, конечно, будет просто замечательно, но до первой поломки. А теперь представьте, что делать обслуживающему персоналу, как найти неисправность, как перепаивать? К ножкам доступа нет, перепайка стандартными способами невозможна. Кроме всего, из средств диагностики - цифровой тестер и осциллограф, хоть и четырёхканальный, но даже не двухлучевой на максимальную частоту 35 - 40 МГц. Сама плата естественно будет узкоспециализированной, которую можно будет приобрести только на нашей фирме. А теперь представьте, что это где-нибудь в Аргентине или Чили...

[KGN]

Я же писал - всё зависит от задачи.

Разумеется. С этим никто не спорит. Но я не могу придумать такую задачу, для которой при разработке с нуля сейчас выгоднее ставить рассыпуху (даже логику, не говоря уже о комплектах типа Z80), а не современный контроллер. Ну не могу никак, не получается.

Давайте немного помоделируем (в уме конечно). Допустим, я возьму самый современный процессорный комплект (в BGA корпусах) и сделаю на базе него весь управляющий комплекс установки. Всё, конечно, будет просто замечательно, но до первой поломки. А теперь представьте, что делать обслуживающему персоналу, как найти неисправность, как перепаивать? К ножкам доступа нет, перепайка стандартными способами невозможна. Кроме всего, из средств диагностики - цифровой тестер и осциллограф, хоть и четырёхканальный, но даже не двухлучевой на максимальную частоту 35 - 40 МГц. Сама плата естественно будет узкоспециализированной, которую можно будет приобрести только на нашей фирме. А теперь представьте, что это где-нибудь в Аргентине или Чили...

А чего делать этому обслуживающему персоналу, ежели в Вашем устройстве гавкнется ROM с прошивкой? Кстати именно ROM всегда была в моих старых проектах самым больным местом, наиболее частые отказы - именно по ним. Даже по однократным, об УФ вообще молчу, в серию их у нас ставить было запрещено. Так что они со своим тестером делать станут? Чистую ROM запаивать, что ли?
Так что пример не в кассу, уж извините. Точнее наоборот - как раз на современной базе такие вещи решаются гораздо легче. И при отправке специфического оборудования в Аргентину с прочими Занзибарами дается в качестве ЗИПа тот самый модуль. Благо его цена - это копейки по сравнению со стоимостью прочего, можно и 2, и 3 запасных в комплект поставки заложить. Подобные контракты, если у Вас нет представительства и сервиса в стране потребителя, именно так и оформляются. Ничего никому даже не надо перепаивать, просто разъемы перетыкнуть, отвинтив несколько винтиков/шурупиков
Кстати у меня в армии еще в далеких 80-х (ну праздник как-никак сегодня, можно и вспомнить) к КШМ шел ЗИП в виде... полного резервного комплекта ВСЕХ плат. До единой. Гавкнулось - перетыкнул нужную плату, и все. А сгоревшую отправил производителю.

[RECTO]

Всё, конечно, будет просто замечательно, но до первой поломки. А теперь представьте, что делать обслуживающему персоналу, как найти неисправность, как перепаивать? К ножкам доступа нет, перепайка стандартными способами невозможна. ... Сама плата естественно будет узкоспециализированной, которую можно будет приобрести только на нашей фирме.

Filia, так это и есть одна из первоочередных экономических задач в современной электронной промышленности! Ради этого и складываются все эти маркетинговые мифы про "моральное устаревание" и прочее - чтобы заставить людей мыслить по схеме: "работает замечательно, но хочется, чтобы было посовременнее". И чтобы вся техника ремонтировалась не осциллографом и паяльником, а только одним способом - выкидыванием целиком старого и покупкой нового.