Rockwell PPS-8

Отличный выбор! Rockwell PPS-8 (Parallel Processing System-8) — это уникальная и исторически значимая микропроцессорная архитектура. Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Описание и архитектурные особенности

Rockwell PPS-8 (иногда обозначается как PPS-8/1) — это 8-битный микропроцессор, представленный в 1977 году. Его главная особенность — архитектура с параллельной обработкой (конвейером) на уровне байта, что было довольно необычно для того времени.

• Параллельная обработка: В отличие от большинства современных процессоров, где конвейер работает на уровне инструкций (выборка, декодирование, выполнение), PPS-8 имел два отдельных 8-битных АЛУ (Арифметико-логических устройства), которые работали параллельно. Одно АЛУ работало с младшим байтом данных, другое — со старшим. Это позволяло за один машинный цикл выполнять операции над 16-битными данными (например, сложение или инкремент 16-битного регистра), что значительно повышало производительность для некоторых задач по сравнению с классическими 8-битными процессорами (такими как Intel 8080 или Zilog Z80).
• Микрокод: Процессор имел внутреннюю микропрограммную память (ПЗУ микрокода) объемом 512 слов. Это позволяло Rockwell и сторонним разработчикам создавать специализированные версии процессора с оптимизированным набором инструкций для конкретных применений (например, для калькуляторов, кассовых аппаратов, телекоммуникаций).
• Набор инструкций: Базовый набор инструкций был достаточно богатым и включал операции не только над 8-битными, но и над 16-битными данными.
• Применение: PPS-8 широко использовался в встраиваемых системах (embedded systems), а не в персональных компьютерах. Его основными областями были: программируемые калькуляторы (например, Rockwell 65R), кассовые аппараты, банковские терминалы, оборудование для АТС, промышленные контроллеры и телекоммуникационное оборудование.

Технические характеристики (базовая модель PPS-8/1)

• Разрядность: 8-битный (с 16-битной внутренней архитектурой и регистрами).
• Тактовая частота: Стандартная частота — 2.5 МГц (период цикла 400 нс). Существовали версии на 1.25 МГц и другие.
• Адресное пространство: 64 КБ (16-разрядная шина адреса).
• Набор регистров:
  • Четыре 16-битных регистра общего назначения (RP0, RP1, RP2, RP3), которые могли использоваться и как восемь 8-битных.
  • 16-битный регистр-аккумулятор (A).
  • 16-битный указатель стека (SP).
  • 16-битный указатель программы (PC).
  • Регистр флагов (F).
• Система команд: Около 70 базовых инструкций. Поддержка операций с 8-битными и 16-битными данными, включая умножение и деление (в отличие от многих конкурентов).
• Питание: +5В и -12В (или -10В) для питания ПЗУ микрокода.
• Техпроцесс: n-МОП технология.
• Корпус: Стандартно — 40-контактный керамический или пластиковый DIP.

Парт-номера и семейство микросхем PPS-8

Семейство PPS-8 было обширным и включало не только ЦПУ, но и полный набор периферийных и поддерживающих микросхем.

1. Центральные процессоры и микроконтроллеры:

• R1060001 / R10600001 / C1060001 — Базовый процессор PPS-8/1.
• R1070001 — Усовершенствованная версия PPS-8/2 (PPS-8/2).
• R6500/1 (A65R) — Микроконтроллер на базе PPS-8, знаменитый как "Rockwell 65R". Содержал в одном корпусе ЦПУ, ПЗУ (2 КБ), ОЗУ (128 байт) и порты ввода-вывода. Крайне популярен в программируемых калькуляторах (например, Rockwell 65R, Elektronika Б3-34, МК-54, МК-56, МК-61).
• R6500/11 (A65R11) — Аналог 65R с другим набором инструкций в ПЗУ микрокода.

2. Периферийные и поддерживающие микросхемы (серия R65xx):

• R6508 — Статическое ОЗУ 1024x8 бит (1 КБ).
• R6512 — Статическое ОЗУ 1024x8 бит с отдельными портами ввода-вывода.
• R6520 — Параллельный интерфейс (PIA), аналог 6820/6520.
• R6522 — Универсальный интерфейсный адаптер (VIA) с таймерами.
• R6530 — Многофункциональная микросхема: 1 КБ ПЗУ, 64 байта ОЗУ, два 8-битных порта ввода-вывода, таймер. Аналог MOS Technology 6530.
• R6532 — Аналог 6532 (RIOT): 128 байт ОЗУ, два 8-битных порта, таймер.
• R6551 — Асинхронный коммуникационный интерфейс (ACIA), аналог 6850/6551.

3. Микросхемы для калькуляторов и специализированные:

• R1060002 — Специализированный контроллер дисплея и клавиатуры для калькуляторов.
• R1060003 — Драйвер для вакуумно-люминесцентных индикаторов (VFD).

Совместимые модели и клоны

PPS-8 не получил такого широкого распространения в ПК, как Z80 или 6502, поэтому его клоны в основном производились в СССР и странах Восточного блока.

1. Советские/Российские аналоги:

• КР1058ВГ1 / КР1058ВГ1А — Полный аналог микроконтроллера Rockwell 65R (R6500/1). Использовался в знаменитых советских программируемых калькуляторах серии "Электроника МК" (Б3-34, МК-54, МК-56, МК-61, МК-52 и др.). Это самый известный и массовый клон PPS-8.
• КР1058ВГ2 — Аналог микроконтроллера R6500/11.
• КР1058ВГ3 — Версия с дополнительными инструкциями для работы с плавающей запятой.
• Для других микросхем семейства (ОЗУ, ПЗУ, порты) использовались стандартные советские аналоги серий КР537, КР556, КР580 и др.

2. Продукты на базе PPS-8:

• Программируемые калькуляторы: Rockwell 65R, Elektronika Б3-34, МК-54, МК-56, МК-61, МК-52, МК-53.
• Встраиваемые системы: Контроллеры для АТС (например, некоторые модели от GTE), банковские терминалы, промышленные программируемые реле.

Важное замечание: Термин "совместимость" для PPS-8 следует понимать в контексте архитектурной совместимости и семейства микросхем. Периферийные чипы (R6522, R6532 и т.д.) были программно совместимы с аналогами от других производителей (MOS Technology 65xx), но для работы с ними требовался процессор PPS-8 или его клон, понимающий его систему команд.

Итог: Rockwell PPS-8 — это инновационный, хотя и не самый популярный на массовом рынке, 8-битный процессор, оставивший значительный след в истории встраиваемых систем и ставший легендой благодаря советским программируемым калькуляторам на его базе.