8ビットのZ80は終わりました。16ビットのZ80万歳！

特徴Z80には後継モデルが数多くあり、互換性のあるものもあれば、そうでないものもあります。趣味でコンピューターを組み立てる人にとって、複数の選択肢があります。

Zilogは、オリジナルのクラシックなDIPフォーマット、ピンスルーホール8ビットZ80プロセッサの生産終了を発表しました。流通チャネルにはしばらく在庫が残るものの、多くの趣味のコンピュータビルダーにとっては悪いニュースです…しかし、まだすべてが失われたわけではありません。

創業から50年経った今でも、ザイログ社は営業を続けています。驚くべきことに、ザイログ社は約10年間エクソンモービル社の傘下でした。現在は、自動車用ブレードヒューズの発明者であるリテルヒューズ社が所有しています。リテルヒューズ社は数年前、取締役会の構成をめぐって批判を受け、レグ紙に一度掲載されました。

インテルの8080と互換性のある優れたCPUで名声を博したにもかかわらず、Zilogは手遅れになるまでその恩恵を受けることができなかった。

Z80はIntel 8080の改良版として開発が始まりました。この改良版のおかげでDigital ResearchのCP/Mが動作可能となり、Z80の初期の成功に大きく貢献しました。CP/M 2.2のメモリ常駐カーネルはわずか3.5KB程度で、その小型さとシンプルさ、豊富なソフトウェア、そしてオープンソースであることから、今日でも愛好家に愛用されています。

ジログ船長のその後

Zilog社は大ヒット作に続く製品開発をZ80に着想を得たが、残念ながら売上面ではZ80との互換性がなかった。16ビットのZ8000は1979年に発売され、故バーナード・プウト博士によって設計された。コモドール社がHi-Toro社を買収してLorraineコンピュータ（後にAmigaとなる）を開発する以前、同社はZ8000ベースの16ビットワークステーションCBM 900を自社開発しており、マーク・ウィリアムズ社のUnix系OSであるCoherentの初期バージョンが動作していた。

Z8000 に続いて 1986 年には、高速で完全にパイプライン化された設計の完全な 32 ビットの後継チップである Z80000 が登場しました。これは Intel の 80386 と同時期のチップです。これらのチップには現在でもファンはいますが、Chip Letter ブログのCaptain Zilog Crushed!で要約されているように、成功には至りませんでした。

Zilog 社は、Z80 の互換性のある 16 ビットの後継機である NMOS ベースの Z800 に取り組んでおり、これは 1983 年のデータブックに記載されていました。これはもともと 1985 年にリリースされる予定でしたが、同社は他のことに気をとられ、代わりにハイエンドの製品に注力しました。

互換性のあるものを入力

1985年、Zilog は日立の HD64180 [PDF] に先を越されました。これは、強化された高速 Z80 です。依然として 8 ビットの部品ですが、オンボードのメモリ管理ユニットが搭載されており、最大 1MB の RAM を処理できます。

日立はこのデバイスで一定の成功を収めた。MicroMint SB-180をはじめとする複数のCP/Mマシンに搭載されたほか、Victor HC95やシングルフロッピーディスク搭載のHC-90といった一部のMSXコンピュータでは、より高速なセカンドプロセッサとして採用された。また、このチップはTRS-80 Model 4の高速化アップグレードであるXLRerとしても販売された。

結局、日立は Z61480 としてその設計を Zilog にライセンス供与し、これが 1988 年に Z180 [PDF] の基礎となり、現在でも同社の Web サイトに掲載されています [PDF]。

しかし、その間に Zilog 社は誤りに気づき、Z800 を再設計して CMOS ベースの Z280 を 1987 年に発表しました。マニュアル [PDF] によると、この製品は 3 ステージのパイプラインを持ち、最大 16MB の RAM にアクセスでき、最大 25MHz で動作しました。

Z800から派生したもう一つの設計は、ASCII CorporationのR800で、MSXコンピュータの最終世代であるMSX Turbo-R向けに設計されました。初期のVictorマシンと同様に、R800も切り替え可能な2つのCPUを搭載していました。1つは従来のZ80、もう1つは部分的に16ビット化されたR800で、動作周波数は7.159MHzでした。これはZ80のわずか2倍の速度ですが、クロックあたりの命令数は4倍と、大幅に高速化されました。

これらの16ビット設計に続き、1994年には32ビットのZ380 [PDF]が登場しました。モトローラの263ドル、50MHzの68060と同年に発売された12ドルのZ280は、控えめな18MHzで動作し、低価格市場をターゲットとしていました。

Zilog 社によるこのファミリーの最後の製品は、2001 年に発売された eZ80 [PDF] でした。これにより、多重化バスや外部キャッシュ メモリ、ソフトウェアの互換性など、Z280 や Z380 の複雑さの多くが解消されましたが、24 ビット レジスタによって最大 16MB の RAM を直接アドレス指定できるようになりました。

eZ80 は現在でも新品として購入できます。Z180 は Mouser によって販売終了となっており、Z280 は数年前に段階的に廃止されています。もちろん、Z80 は現代の基準ではシンプルなチップであり、FPGA に簡単に実装できます。OpenCores の Goran Devic によるサイクル精度のものなど、いくつかの例があります。

ZilogはIntelの8080と互換性のある優れたCPUで名声を博したものの、その恩恵を活かすことができず、手遅れになってしまった。Intelが次世代CPUである8088と8086をリリースすると、改良版のV20とV30で利益を上げたのはNECだった。

1980年代に数多く登場したZ80ベースの家庭用コンピュータの中で、16ビット版に移行したのは1台だけで、それも部分的にしか移行しなかった。それが最後の世代のMSXコンピュータである。1983年、オリジナルのMSX 1マシンは悪くないが目立たない8ビットマシンだった。1985年までに登場したMSX 2 (1985)は、バンクスイッチング方式で最大4MBのRAMを搭載し、原始的なGPUでZ80標準のグラフィックスを実現する、実に素晴らしい8ビットマシンだった。ほとんどのモデルはフロッピードライブと128kBのRAMを搭載していた。1988年までに、MSX 2+シリーズは見事に進化した。中には6MHz程度の速度を処理できるものもあり、GPUは少なくとも128kBのVRAMを備えていたため、8ビットマシンとしては本格的なビデオ機能（例えば、1万2000～1万9000色グラフィックス）を備えていた。しかし、1990年、2台のパナソニックMSX Turbo Rコンピュータは注目すべき存在となった。実質的には、約 30 MHz の 16 ビット CPU、96 KB の ROM、256 KB の RAM (一部はバッテリ バックアップ)、独自の 128 KB の VRAM を備えた GPU、複数のサウンド チップと MIDI によるステレオ サウンドです。

とはいえ、6502搭載コンピュータのほとんどには、16ビットの後継機であるWDC 65C816は採用されていません。Apple IIgs、BBC Microの後継機としてはあまり知られていないAcorn Communicator、そしてC64用のアクセラレータなどがその例です。このチップは現在も販売されており、開発ボードにプリインストールされた状態でも販売されています。

Apple、Atari、Commodore、SinclairはいずれもMotorola 68000ファミリーに移行しましたが、これは下位互換性を失わせるものでした。この点、そしてCommunicatorも、Acornが独自のARMを採用した理由の一つです。ARMは十分な速度を持っていたため、AcornのARMマシンには、BBC Microの6502セカンドプロセッサをエミュレートするプログラムが搭載されていました。これはBBCのTubeインターフェースの拡張ボックス内にあり、専用のI/Oは搭載されていませんでした。もしコードがその上で実行できるほどクリーンであれば、RISC OS上でそのまま実行できました。

そして今？

Z80の終焉はRC2014をはじめとする自作Z80マシンにとって悲報ですが、ラグナロクではありません。Zilogが初期の成功を受け入れ、最初からその上に構築しようと試みていたならば、Z80アーキテクチャはどのような可能性を秘めていたのか、探求を続ける余地があります。皆さんの参考になればと思い、RC2014 DIY Z80コンピューター用のSC-111 CPUボードを含む、既存の自作Z180コンピューターをいくつかご紹介します。

RC2014用のZ280ボードも存在します。Z280RCはGitHubに計画が公開されており、ZZ80MB3はRC2014拡張スロットを備えたスタンドアロンマシンです。これらのマシンのファームウェアとOSはRomWBWから入手できます。

これまでに見た中で最も印象的な市販のeZ80マシンは、Byte Attic Agonシリーズです。OlimexのAgonLight2（50ユーロ、43ポンド、53ドル）など、いくつかのバージョンが市販されており、専用のWikiにも豊富な情報が掲載されています。®

ブートノート

そう、キャプテン・ザイログは実在した。まあ、他のスーパーヒーローと同じくらい実在したと言えるだろう。彼は1970年代末のザイログ社のマーケティングキャンペーンに登場した人物だ。