تكساس إنسترومنتس TMS1000

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
شريحة TMS1000 "حاسوب على شريحة". يشير رمز التاريخ الموجود على هذه القطعة إلى أنها صُنعت عام 1979. وهي موجودة في غلاف بلاستيكي ثنائي الخطوط ذي 28 طرفًا.
وحدة التحكم الدقيقة TMS1100 من شركة Texas Instruments داخل لعبة الإلكترونيات Merlin من شركة Parker Brothers .

تُعدّ TMS1000 عائلة من المتحكمات الدقيقة التي طرحتها شركة تكساس إنسترومنتس عام 1974. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] وهي تجمع بين وحدة معالجة مركزية رباعية البت ، وذاكرة قراءة فقط (ROM)، وذاكرة وصول عشوائي (RAM)، وخطوط إدخال/إخراج (I/O) لتُشكّل "حاسوبًا متكاملًا على شريحة". صُممت هذه العائلة للأنظمة المُدمجة في السيارات والأجهزة المنزلية والألعاب وأجهزة القياس. وكانت أول متحكم دقيق تجاري متعدد الأغراض يُنتج بكميات كبيرة . [ 4 ] في عام 1974، كان بالإمكان شراء شرائح هذه العائلة بكميات كبيرة بسعر حوالي دولارين أمريكيين للواحدة. [ 5 ] وبحلول عام 1979، بيع حوالي 26 مليون قطعة من هذه العائلة سنويًا. [ 6 ]

يُستخدم جهاز TMS 1000 في لعبة Speak & Spell التعليمية الخاصة بشركة Texas Instruments، [ 5 ] وفي مركبة Big Trak القابلة للبرمجة وفي لعبة Simon الإلكترونية . [ 7 ]

تاريخ

سلسلة TMS 0100

تُشير مؤسسة سميثسونيان إلى أن مهندسي شركة تكساس إنسترومنتس، غاري بون ومايكل كوكران، نجحا في ابتكار أول متحكم دقيق عام 1971. وكان TMS1802NC متحكمًا دقيقًا أحادي الشريحة، أُعلن عنه في 17 سبتمبر 1971، وكان يُستخدم في آلة حاسبة بأربع وظائف. وعلى الرغم من تسميته، لم يكن TMS1802NC جزءًا من سلسلة TMS 1000؛ بل أُعيدت تسميته لاحقًا إلى TMS0102 كجزء من سلسلة TMS 0100، [ 8 ] والتي استُخدمت في آلة حاسبة TI Datamath وآلة حاسبة Sinclair Executive . [ 9 ]

سلسلة TMS 1000

رقاقة TMS1000C، وهي نسخة لاحقة من TMS1000 تستخدم منطق CMOS
TMS1099. نسخة بدون ذاكرة قراءة فقط من TMS1000 تستخدم في النماذج الأولية وتطوير البرمجيات.

طُرحت سلسلة TMS 1000 اللاحقة في الأسواق عام 1974. وقد ركزت شركة TI على معالج TMS 1000 ذي الأربع بتات لاستخدامه في التطبيقات المدمجة المبرمجة مسبقًا. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

يجمع الحاسوب على شريحة واحدة بين نواة المعالج الدقيق (CPU) والذاكرة وخطوط الإدخال/الإخراج . مُنحت براءة اختراع الحاسوب على شريحة ، والتي كانت تُعرف آنذاك باسم "براءة اختراع الحاسوب الصغير"، وهي براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,074,351 ، إلى غاري بون ومايكل جيه كوكران من شركة تكساس إنسترومنتس. وبغض النظر عن هذه البراءة، فإن المعنى المتعارف عليه للحاسوب الصغير هو حاسوب يستخدم معالجًا دقيقًا واحدًا أو أكثر كوحدة معالجة مركزية (CPU)، بينما يُشبه المفهوم المُحدد في براءة الاختراع وحدة التحكم الدقيقة (Microcontroller).

وصف

شملت عائلة TMS1000 في نهاية المطاف إصدارات مختلفة باستخدام منطق PMOS الأصلي ، بالإضافة إلى NMOS و CMOS . وتضمنت هذه الإصدارات أحجامًا مختلفة لذاكرة القراءة فقط (ROM) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وعددًا مختلفًا من منافذ الإدخال/الإخراج، وإصدارات بدون ذاكرة ROM مخصصة للتطوير أو للاستخدام مع ذاكرة ROM خارجية. وكانت النسخة الأصلية من TMS1000 تحتوي على 1024 × 8 بت من ذاكرة ROM، و64 × 4 بت من ذاكرة RAM، و23 خط إدخال/إخراج.

استخدمت عائلة TMS1000 ذاكرة قراءة فقط (ROM) مُبرمجة بقناع . بمجرد أن يُجهز المستخدم برنامجًا مُصححًا وجاهزًا للإنتاج، يُرسل البرنامج إلى شركة تكساس إنسترومنتس التي تُصنع بدورها قناعًا خاصًا لبرمجة ذاكرة القراءة فقط الموجودة على الشريحة. لا يُمكن تعديل ذاكرة القراءة فقط في بيئة الإنتاج؛ إذ أن محتوياتها ثابتة وفقًا للأنماط التي وضعها المُصنِّع على الشريحة. على الرغم من أن هذه العملية كانت ذات تكلفة أولية عالية، إلا أن تكلفة الإنتاج للوحدة الواحدة كانت منخفضة، مما جعلها مناسبة للمنتجات ذات الإنتاج الضخم (على سبيل المثال، أكثر من بضعة آلاف من الوحدات المباعة سنويًا).

كانت جميع مسارات البيانات الداخلية للمعالج بعرض 4 بتات. وكان يتم عنونة ذاكرة القراءة فقط للبرنامج وذاكرة الوصول العشوائي للبيانات بشكل منفصل كما هو الحال في بنية هارفارد ؛ وقد أصبح هذا سمة مميزة لوحدات التحكم الدقيقة من قبل العديد من الشركات المصنعة الأخرى.

كانت وحدة الحساب والمنطق (ALU) مزودة بعلامة حمل للإشارة إلى تجاوز السعة وتسهيل العمليات الحسابية متعددة الدقة. وكانت ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) المدمجة تُعنون بواسطة مسجلين X وY، حيث يمتلك Y أربعة بتات، بينما يمتلك X إما بتين أو ثلاثة بتات حسب حجم ذاكرة الوصول العشوائي في الشريحة. وكان عداد البرنامج بعرض ستة بتات، مع مسجلين "صفحة" و"فصل" لعنونة ما يصل إلى 2  كيلوبايت من ذاكرة برنامج القراءة فقط (ROM).

لم يتم توفير مكدس، ولكن تم توفير سجل لتخزين عداد البرنامج وعلامة الحمل للسماح بمستوى واحد من الروتين الفرعي (بعض أفراد العائلة يسمحون بمستويين أو ثلاثة). لم يتم توفير آلية مقاطعة.

احتوت بعض الطرازات على أربعة خطوط إدخال/إخراج فقط، لعدم احتوائها على ذاكرة قراءة فقط مدمجة، ولأن العدد المحدود من دبابيس التوصيل كان ضروريًا للوصول إلى ذاكرة البرنامج الخارجية. واحتوى أحد الإصدارات على مخارج خاصة لتشغيل شاشة عرض فلورية مفرغة ، ومصفوفة منطقية قابلة للبرمجة تُستخدم لتشغيل شاشات العرض ذات السبعة أجزاء . ووُفرت أربعة خطوط إدخال لأغراض مثل استشعار مدخلات لوحة المفاتيح، وعدد متفاوت من خطوط الإخراج للتحكم في الأجهزة الخارجية، أو لمسح صفوف دائرة مصفوفة لوحة المفاتيح .

مخطط توصيل شريحة TMS1000 DIP من شركة Texas Instruments

كانت إصدارات PMOS تعمل بجهد -9 أو -15 فولت وتستهلك حوالي 6 مللي أمبير، ولذلك لم تكن مستويات منطق الإخراج متوافقة مع منطق TTL . أما أجزاء NMOS وCMOS فكانت تعمل بجهد +5 فولت على غرار TTL، ويمكنها العمل مع منطق 5 فولت.

تفاوتت مجموعات التعليمات قليلاً باختلاف الطراز، حيث احتوت المجموعة الأساسية على 43 تعليمة، بينما توفرت 54 تعليمة في بعض الطرازات الأخرى؛ وكان طول كل تعليمة 8 بتات. تم توفير تعليمات حسابية بنظام BCD ، ولكن لم تتوفر تعليمات لعمليات AND أو OR المنطقية بين السجلات.

استغرقت كل تعليمة ما بين 10 و15 ميكروثانية للتنفيذ على أجزاء NMOS وPMOS، بينما يمكن تشغيل بعض أجزاء CMOS بسرعة تصل إلى 6 ميكروثانية. أعطى المذبذب الداخلي سرعة ساعة فعالة تبلغ حوالي 0.3 ميجاهرتز.

تم تغليف مكونات TMS1000 في عبوات ثنائية الخط ذات ثقوب تمريرية ، تحتوي على 28 أو 40 طرفًا، بينما كانت بعض النماذج الأولية في عبوات ذات 64 طرفًا. جميع الإصدارات تعمل ضمن نطاق درجة حرارة من 0 إلى 70 درجة مئوية.

وبما أن هذه الأنظمة كانت مصممة لتكون أنظمة مضمنة أحادية الشريحة، فلم يتم تصنيع أي رقائق دعم خاصة (مثل UARTs ) خصيصًا في عائلة TMS 1000. [ 15 ]

مراجع

  1. ↑ شركة تكساس إنسترومنتس (2006). "تاريخ شركة تكساس إنسترومنتس في سبعينيات القرن العشرين" . مؤرشف من الأصل في 18 يناير 2006. 1974: طرح الحاسوب الصغير أحادي الشريحة TMS1000.
  2. ↑ شركة تكساس إنسترومنتس (2005). "أجهزة الكمبيوتر الصغيرة أحادية الشريحة TMS 1000" . مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2005.هذا هو الإعلان الأصلي لشركة تكساس إنسترومنتس عام 1974 عن عائلة TMS1000.
  3. ↑ سيوريك، دانيال ب.؛ بيل، سي. جوردون؛ نيويل، ألين، محرران. (1982). "الجزء 3: فئات الحاسوب، القسم 1: الحواسيب الصغيرة المتكاملة" . هياكل الحاسوب: المبادئ والأمثلة . ماكجرو هيل. ص 583. ISBN  0-07-057302-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 نوفمبر 2017. تم طرح جهاز TMS1000 في عام 1974 واستُخدم في آلة حاسبة SR-16.
  4. ↑ 1974: الإعلان عن عائلة المتحكمات الدقيقة للأغراض العامة (متحف تاريخ الحاسوب)
  5. 1 2 زورافسكي، ريتشارد (2009). دليل الأنظمة المدمجة: تصميم الأنظمة المدمجة والتحقق منها ( الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي. الصفحات 12-13 . ISBN   978-1439807637.
  6. ↑ مورتون الابن، ديفيد ل.؛ غابرييل، جوزيف (2007). الإلكترونيات: قصة حياة تقنية . مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص 113. ISBN  978-0801887734.
  7. ↑ أوستن، مايكل (2016). "الفصل 1". ألعاب الفيديو الموسيقية: الأداء والسياسة واللعب . دار بلومزبري للنشر. ISBN 978-1501308505.
  8. ↑ رقائق آلة حاسبة من شركة تكساس إنسترومنتس (معلومات فنية عن الآلة الحاسبة)
  9. ↑ "وصول "الآلة الحاسبة على شريحة"" .
  10. ↑ سيتز، فريدريك؛ إينسبروش، نورمان ج. (1998). الجني الإلكتروني: التاريخ المتشابك للسيليكون . مطبعة جامعة إلينوي. ص 229. ISBN  0252023838."الجني الإلكتروني: التاريخ المتشابك للسيليكون" ، فريدريك سيتز، نورمان ج. إينسبروش، جامعة إلينوي
  11. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,074,351 (TMS1802NC.)
  12. ↑ شريف، كين (30 أغسطس 2016). "القصة المدهشة لأولى المعالجات الدقيقة" . مجلة IEEE Spectrum . 53 (9): 48-54 . doi : 10.1109/MSPEC.2016.7551353 . S2CID 32003640 . 
  13. ↑ أوغارتن، ستان (1983). الحاسوب الأكثر استخدامًا على شريحة: TMS 1000. نيو هيفن ونيويورك: تيكنور آند فيلدز. ISBN 0-89919-195-9أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 17 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 ديسمبر 2009 .
  14. ↑ «شركة تكساس إنسترومنتس تعلن عن آلة حاسبة قياسية على شريحة» (بيان صحفي). تكساس إنسترومنتس. 19 سبتمبر 1971. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 فبراير 2006.
  15. ↑ موني، إس. أ. (2014). كتاب بيانات المعالجات الدقيقة ( الطبعة الثانية). دار النشر الأكاديمية. الصفحات 35-37 . ISBN   978-1483268705.

للمزيد من القراءة