Signetics 8X300

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
SMS 300، أوائل عام 1976
يظهر الجانب السفلي من جهاز SMS 300 منظم الطاقة المنفصل
مخطط توصيل 8X300

المعالج 8X300 هو معالج دقيق أنتجته وسوّقته شركة Signetics بدءًا من عام 1976 كمصدر ثانٍ للمعالج SMS 300 من شركة Scientific Micro Systems, Inc. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]. على الرغم من أن شركة SMS هي من طورته، إلا أن Signetics كانت المصنّع الوحيد له. في عام 1978، اشترت Signetics حقوق سلسلة SMS 300 وأعادت تسميتها إلى 8X300.

صُمم هذا المعالج ليكون متحكمًا دقيقًا ومعالج إشارات سريعًا ، ولذلك يختلف اختلافًا كبيرًا عن معالجات NMOS المنطقية التقليدية في ذلك الوقت. ولعل أبرز اختلاف هو أنه تم تنفيذه بتقنية ترانزستور شوتكي ثنائي القطب ، وكان قادرًا على جلب التعليمات وفك تشفيرها وتنفيذها في غضون 250 نانوثانية فقط . ويمكن إدخال البيانات من جهاز، وتعديلها، وإخراجها إلى جهاز آخر خلال دورة تعليمات واحدة .

تم تصنيع نسخة مقلدة من جهاز 8X300 في الاتحاد السوفيتي تحت اسم KM1818VM01 ( بالروسية : КМ1818ВМ01 ). [ 4 ]

في عام 1982، أصدرت شركة Signetics نسخة محسنة وأسرع، وهي 8X305 .

بنيان

تم تزويد الجهاز في غلاف سيراميكي DIL ذي 50 طرفًا ، ويعمل بجهد 5 فولت. يتطلب الأمر ترانزستور تمرير خارجي لإكمال منظم الجهد المدمج ، الذي يزود مناطق محددة من الشريحة بجهد 3 فولت. يساعد ذلك في تقليل إجمالي استهلاك التيار إلى أقل من 450 مللي أمبير .

يتم تلبية متطلبات الساعة عن طريق توصيل  بلورة بتردد 8 ميجاهرتز مباشرة بطرفين. بدلاً من ذلك، يمكن استخدام إشارات خارج الطور من مولد ساعة خارجي.

تتمثل الميزة الفريدة الثانية في وجود ناقل مخصص للعناوين (13 بت) وناقل بيانات (16 بت ) للوصول إلى ذاكرة البرنامج، مما يسمح بالوصول المباشر إلى 8192 كلمة برنامج (16 بت). يتيح ذلك توصيل ذاكرات برنامج ROM / PROM مباشرةً دون الحاجة إلى أجهزة إضافية. يُستخدم ناقل بيانات/عناوين مدمج (8 بت)، وهو ناقل واجهة المتجهات (IV)، لنقل البيانات والإدخال/الإخراج. تحدد إشارتان تحكم، WC (أمر الكتابة) وSC (أمر التحديد)، حالة ناقل IV كما يلي:

  • SC=1، WC=0: يتم إخراج عنوان الإدخال/الإخراج على ناقل IV
  • SC=0، WC=1: يتم إخراج بيانات الإدخال/الإخراج على ناقل IV
  • SC=0، WC=0: من المتوقع وصول بيانات الإدخال/الإخراج على ناقل IV

هناك إشارتان إضافيتان، LB (اختيار البنك الأيسر) و RB (اختيار البنك الأيمن)، تضاعفان فعليًا مساحة عنوان ناقل IV، وكانتا تستخدمان في أغلب الأحيان للتبديل بين ذاكرة الوصول العشوائي في بنك واحد ومنافذ الإدخال/الإخراج في البنك الآخر.

ومن الميزات غير المألوفة الأخرى أن معالج 8X300 لا ينفذ تعليمات القناع والتدوير والإزاحة والدمج في وحدة الحساب والمنطق (ALU) كما هو الحال في معظم المعالجات الدقيقة، بل يحتوي على وحدات منفصلة للقناع والتدوير والإزاحة والدمج. وبالتالي، يمكن تدوير البيانات وإخفاءها وتعديلها وإزاحتها ودمجها (بهذا الترتيب) في دورة تعليمات واحدة.

مجموعة التعليمات

يتعامل المعالج عادةً مع بايتات بيانات بحجم 8 بت، لكن وحدة القناع تُمكّنه من التعامل مع بت واحد أو عدة بتات، مما يجعله معالجًا متغير الطول للبيانات. تُخزّن البيانات الداخلية في سجلات قراءة/كتابة بحجم 8 بت - من R1 إلى R6، وR9، وسجل مساعد (R0 أو AUX). يحتوي السجل المساعد على أحد المعاملات المستخدمة في التعليمات ذات المعاملين، مثل ADD`or` ، بينما يخزن سجل تجاوزAND أحادي البت (للقراءة فقط) (R8 أو OVF) بت الترحيل من العمليات. يُستخدم سجلان افتراضيان للكتابة فقط، هما IVL (R7) وIVR (R15)، لوضع عنوان على ناقل IV، وتُستخدم مجموعتان من ثمانية سجلات افتراضية (R16-R23 وR24-R31) لنقل البيانات من وإلى ناقل IV. في الحالة الأخيرة، يحدد البتّان العلويان من رقم السجل البنك الأيسر أو الأيمن، بينما تحدد البتات الثلاثة السفلية عدد المواضع التي سيتم تدوير البيانات أو إزاحتها. يحتفظ مخزن مؤقت لحافلة IV بسعة 8 بت بنسخة من آخر البيانات التي تم نقلها من أو إلى حافلة IV. تُستخدم هذه البيانات في عمليات الدمج. تجدر الإشارة إلى أن هذه المقالة تستخدم الترقيم العشري للسجلات؛ بينما تستخدم وثائق Signetics الترقيم الثماني.ADD

تحدد البتات الثلاثة الأكثر أهمية في التعليمات رمز العملية ، وتقسم التعليمات إلى ثماني فئات:

  • تسمح التعليمات MOVEبنسخ محتويات السجلات المحددة، ووضعها على ناقل IV، وقراءتها من ناقل IV، أو نقلها من ناقل IV إلى ناقل IV آخر.
  • تتشابه الفئات ADD، ANDو XOR، باستثناء أنه مع هذه التعليمات يتم دمج محتويات السجل المساعد مع سجل المصدر قبل MOVEتنفيذ جزء من التعليمات.
  • تسمح هذه XECالتعليمات بتنفيذ تعليمات محددة في عنوان محلي وإزاحة مختلفين دون زيادة عداد البرنامج.
  • تسمح هذه NZTالتعليمات بتنفيذ فرع مشروط.
  • تسمح هذه XMITالتعليمة بوضع نمط ثنائي مكون من 8 بتات، محدد في التعليمة، في سجل معين أو على ناقل IV. وهي تشبه تعليمة التحميل الفوري.
  • يقوم هذا JMPالأمر بتنفيذ تفرع غير مشروط إلى أي مكان داخل ذاكرة البرنامج التي تبلغ 8192 كلمة.

يعتمد استخدام البتات الـ 13 المتبقية من التعليمات على رمز العملية (opcode):

  • MOVE، ANDو التعليمات ADD: XORيتم استخدام 5 بتات لتحديد سجل المصدر، ويتم استخدام 3 بتات لتحديد أي عملية تدوير أو قناع (حقل R/L)، وتقوم البتات الخمسة المتبقية بتحديد سجل الوجهة.
  • XECو NZT: يتم استخدام 5 بتات لتحديد سجل المصدر، بينما تحدد البتات الثمانية المتبقية حقل العنوان.
    • XEC: يتم أولاً إضافة محتويات سجل المصدر إلى حقل العنوان، والذي يتم استخدامه بعد ذلك كأقل 8 بتات من عنوان البرنامج.
    • NZTيتم تنفيذ القفزة إذا كانت قيمة سجل المصدر غير صفرية. في هذه الحالة، يُستخدم حقل العنوان كأقل 8 بتات من عنوان البرنامج.
  • XMIT: يتم استخدام 5 بتات لتحديد سجل الوجهة، بينما تحدد البتات الثمانية المتبقية البيانات.
  • JMP: يتم استخدام جميع البتات الـ 13 كعنوان مطلق في ذاكرة البرنامج.

تحريك، تدوير، إخفاء، ودمج

تقع وحدات التدوير والإخفاء بين بنك السجلات ووحدة الحساب والمنطق. لذلك، من حيث المبدأ، يمكن تدوير جميع البيانات وإخفاؤها قبل دخولها إلى وحدة الحساب والمنطق.

  • وحدة التدوير: ستقوم هذه الوحدة بتدوير البيانات إلى اليمين بعدد المواضع المحددة في رمز العملية.
  • وحدة القناع: ستقوم هذه الوحدة بإخفاء (ضبطها على الصفر) البتات العليا من البيانات من أجل الاحتفاظ بعدد البتات السفلى المحددة في رمز العملية.

تقع وحدات الإزاحة والدمج بين وحدة الحساب والمنطق وناقل IV، وبالتالي يمكن إزاحة ودمج أي بيانات يتم إرسالها إلى ناقل IV قبل إخراجها.

  • وحدة الإزاحة: ستقوم هذه الوحدة بإزاحة البيانات إلى اليسار بعدد الأماكن المحددة في رمز العملية.
  • وحدة الدمج: ستقوم هذه الوحدة بدمج (استبدال) عدد البتات المحددة بواسطة رمز العملية في مخزن ناقل IV مع البيانات قبل وضع محتويات المخزن على ناقل IV.

ملاحظة: سيؤدي إدخال قيمة صفر لعدد البتات المراد دمجها إلى استبدال جميع البتات الثمانية.

توجد التوليفات التالية الممكنة، وذلك بحسب المصدر والوجهة:

  • MOVE، ADD، ANDوالتعليمات XOR:
    • التسجيل من تسجيل إلى تسجيل (بما في ذلك سجلات IVL و IVR): التناوب
    • التسجيل على ناقل IV (إخراج البيانات): الإزاحة والدمج
    • إدخال ناقل IV إلى المسجل: تدوير وإخفاء
    • من مدخل ناقل الجهد إلى مخرج ناقل الجهد: التدوير، والإخفاء، والإزاحة، والدمج
    • إدخال ناقل IV إلى سجل IVL أو IVR (إخراج عنوان ناقل IV): تدوير وإخفاء
  • XECو NZT:
    • مدخل ناقل التيار المتردد: تدوير وإخفاء
  • XMIT
    • إخراج بيانات ناقل IV: الإزاحة والدمج

الإدخال/الإخراج

يُعد نقل البيانات من وإلى جهاز 8X300 عملية من خطوتين:

  • الخطوة 1: باستخدام إحدى التعليمات MOVE، أو ADD، أو AND، XORأو XMT، وتحديد أحد السجلات الافتراضية IVL (الضفة اليسرى) أو IVR (الضفة اليمنى) كوجهة، يتم إخراج عنوان على ناقل IV، بالإضافة إلى إشارات أمر التحديد واختيار البنك. قد يلزم تكرار هذه الخطوة إذا تم استخدام كلا الضفتين.

نظرًا لأن عنوان الإدخال/الإخراج يُخرَج بشكل منفصل، يجب على منافذ الإدخال/الإخراج تثبيت (تأمين) التحديد. يمكن تحقيق ذلك باستخدام وحدات فك تشفير عناوين وتأمين منفصلة، ​​أو باستخدام منفذ إدخال/إخراج مزود بفك تشفير عناوين وتأمين مدمجين، مثل 8X32. بفضل التأمين، تظل منافذ الإدخال/الإخراج نشطة بمجرد تحديد عنوان لها، حتى يتم إخراج عنوان مختلف، ويمكن الوصول إليها عدة مرات دون الحاجة إلى تحديد عنوان لها مرة أخرى. يمكن أن يكون منفذا إدخال/إخراج (أو عنوانا ذاكرة وصول عشوائي) نشطين في الوقت نفسه، باستخدام إشارات اختيار البنك للتبديل بينهما بسرعة دون الحاجة إلى تحديد عنوان جديد.

  • الخطوة الثانية: يتم نقل البيانات من وإلى وحدة 8X300 باستخدام أي من التعليمات باستثناء JMPتحديد أحد السجلات من R16 إلى R31 كمصدر و/أو وجهة. يحدد السجل المُختار إشارة اختيار البنك المصاحبة لعملية النقل.

يمكن تحسين سرعة اختيار الإدخال/الإخراج بإضافة بتات إلى كلمة التعليمات لاختيار جهاز واحد أو جهازين من أجهزة IV مع كل تعليمة. [ 1 ] : 2-40 بدلاً من إرسال عنوان صريح إلى جهاز على الناقل، يتم تخزين كلمة التعليمات الأوسع مركزياً واستخدامها كاختيار للجهاز على أساس كل تعليمة على حدة.

المقاطعات

لا يمتلك معالج 8X300 خاصية المقاطعة المدمجة. وقد نشرت شركة Signetics ملاحظات تطبيقية شاملة تشرح كيفية إضافة خاصية المقاطعة إلى معالج 8X300. [ 1 ] : 2-47. زمن استجابة المقاطعة أقل من 750 نانوثانية. تتكون المقاطعات من عدة خطوات، تتطلب كل منها تدخلًا من الأجهزة.

  • احفظ محتويات عداد البرنامج الحالي. يمكن تثبيت عداد البرنامج من ناقل العناوين ذي 13 بت في أي تعليمة باستثناء تعليمة XEC. لهذا السبب، يجب تجاهل المقاطعات أثناء تعليمة XEC.
  • احتفظ بآخر عناوين IVL وIVR المستخدمة. تقترح Signetics تسجيل عمليات كتابة هذه العناوين باستخدام ذاكرة ظل RAM. ملاحظة: لا يحتاج المعالج 8X305 إلى ذاكرة ظل RAM لأنه مزود بذاكرة عناوين IVL وIVR مدمجة.
  • اجعل البرنامج ينتقل إلى عنوان خدمة مقاطعة ثابت. يجب على جهاز خارجي السيطرة على ناقل التعليمات ذي 16 بت وتعطيل تعليمة JMP.
  • في نهاية روتين خدمة المقاطعة، قم باستعادة عناوين IVL و IVR من ذاكرة الوصول العشوائي (8X300) أو من ذاكرة سجل العناوين (8X305).
  • اكتشف تعليمة إرجاع مخصصة. تشير Signetics إلى تعليمة JMP 17777، جميعها 1. وتلمح Signetics إلى أنه يلزم فك تشفير بتات العنوان الـ 13 فقط (بدون رمز العملية).
  • استعد المحتويات الأصلية لعداد البرنامج. مرة أخرى، يجب على الأجهزة الخارجية السيطرة على ناقل التعليمات ذي 16 بت وإدخال رمز عملية JMP بالعنوان الذي تم تخزينه مسبقًا من ناقل عنوان البرنامج.

8X305

في عام 1982، أصدرت شركة Signetics نسخة محسّنة وأسرع، هي 8X305. لاقى هذا المعالج رواجًا كبيرًا في التطبيقات العسكرية، وقامت شركة Advanced Micro Devices بتوريده لاحقًا تحت اسم AM29X305. وفي نهاية المطاف، بيعت حقوق الإنتاج لشركة Lansdale Semiconductor Inc.، التي استمرت في تقديم معالج 8X305 حتى عام 2025.[ 5 ]​

يقدم طراز 8X305 تحسينين رئيسيين مقارنةً بطراز 8X300:

  • تم تقليل الحد الأدنى لزمن دورة التعليمات من 250 نانوثانية إلى 200 نانوثانية، مما سمح للمعالج 8X305 بتنفيذ 5 ملايين تعليمة في الثانية. [ 6 ] : 1
  • أُضيفت سبعة سجلات جديدة. ثلاثة منها، R13 وR14 وR15، تعمل تمامًا مثل R1-R6. أما السجلان العامان الجديدان الآخران، R10 وR11، فيعملان كسجلات عادية في جميع التعليمات باستثناء XMIT. عند تنفيذ XMIT، تُرسل البيانات إلى ناقل IV، لكن R10 وR11 يبقيان دون تغيير. R7 وR15 هما سجلا اختيار عنوان IV. على عكس 8X300، يحتفظان الآن بالعنوان الذي كُتب فيهما. قد يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في حال مقاطعة 8X305، لأن عنوان IV المُختار جزء من الحالة المعمارية ويجب استعادته بعد المقاطعة. [ 6 ] : 11، 76

التطبيقات

تم استخدام 8X305 في بطاقة واجهة IRMA لدعم محاكاة طرفية IBM 3270

في مذكرة تطبيقية شاملة، أوضحت شركة Signetics كيفية استخدام وحدة التحكم 8X300 كوحدة تحكم في الأقراص المرنة . كما أوضحت مذكرة تطبيقية مُنقحة استخدام وحدة التحكم 8X300 مع وحدة التحكم 8X330. وتضمنت مذكرات تطبيقية أخرى ما يلي:

أظهر نظام تجريبي (موجود في حقيبة) ومذكرة تطبيقية استخدام 8X300 في وحدة تحكم إشارات المرور.

استخدمت شركة Olivetti وحدة التحكم 8X300 ولاحقًا 8X305 كوحدة تحكم للقرص الصلب ST506 في سلسلة أجهزة الكمبيوتر الشخصية M20 .

استخدمت شركة Convergent Technologies طرازات 8X300 و8X320 و8X330 في وحدة التحكم الخاصة بها في القرص الصلب AWS في عام 1981. [ 7 ]

استخدمت شركة ويسترن ديجيتال معالج 8X300 في وحدة التحكم بالقرص الصلب WD1000 ST506 ، ومعالج 8X305 في وحدة التحكم بالقرص الصلب WD1001 ECC . [ 8 ] وقد استُخدمت وحدات التحكم WD1000/WD1001 كتصاميم مرجعية لوحدات التحكم Olivetti M20 و TRS-80 و Kaypro 10 .

أجهزة الدعم

  • 8X01: مدقق التكرار الدوري
  • 8X31 / 8T31: منفذ إدخال/إخراج ثنائي الاتجاه ذو 8 بتات
  • 8X32 / 8X36 / 8X42: منفذ إدخال/إخراج ثنائي الاتجاه قابل للعنونة بـ 8 بتات
  • 8T39: موسع ناقل قابل للعنونة
  • 8X41: موسّع ومكرر ناقل ثنائي الاتجاه غير متزامن (SABER)
  • 8T58: موسّع ناقل شفاف
  • 8X320: مصفوفة سجلات واجهة ناقل البيانات
  • 8X330: وحدة تهيئة/تحكم الأقراص المرنة
  • 8X350: ذاكرة وصول عشوائي ثنائية القطبية 2048 بت (256*8) زمن الوصول 35 نانوثانية
  • SMS360 / 8X360: بايت متجه الواجهة

مراجع

  1. 1 2 3 8X300 دليل التصميم (ملف PDF) . شركة سيجنيتكس. ديسمبر 1980. وثيقة DSPG رقم 80-102.
  2. ↑ ديفيد إدواردز (مارس 1978). "Signetics 8X300" . مجلة الإلكترونيات الأسترالية . المجلد 39، العدد 12. الصفحات 80-81 .   
  3. ↑ "Signetics /SMS 300 Pact" (ملف PDF) . مجلة Microcomputer Digest . المجلد 2، العدد 11. مايو 1976. الصفحات 1-2 .   
  4. 1 2 "تاريخ معالجات SMS300 و Signetics 8X300" . CPUShack. 16 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2017 .
  5. ↑ "وحدة التحكم الدقيقة SL8X305" (ملف PDF) . شركة لانسديل لأشباه الموصلات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2017 .
  6. دليل المستخدم 1 2 8X305 (ملف PDF) . سيجنيتكس. يونيو 1982. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2025 .
  7. ↑ دليل أجهزة AWS-220، و-230، و-240، المجلد 1 (ملف PDF) . شركة كونفرجنت تكنولوجيز ، أبريل 1982. ص 3-147 . 
  8. ↑ "كتالوج مكونات ويسترن ديجيتال 1983" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أبريل 2021 .