Zilog Z80

LoZilog Z80è unmicroprocessoread8 bitcon un design interno dellaALUa 4 bit ma capace di operazioni a 8 e 16 bitprogettato dallaZilogdiFederico Faggine commercializzato a partire dal luglio del 1976. Lo Z80, con i suoi derivati e i suoi cloni, è una delle famiglie diCPUpiù impiegate di tutti i tempi.
È stato largamente utilizzato in numerosi sistemi, neglihome computer, neivideogiochi arcade, nelleconsole, neisistemi embeddeded anche in quelli militari;insieme alla famiglia di CPU basate sulMOS 6502ha dominato il mercato deimicrocomputere delleconsole giochiad 8 bit di fineanni settantae quello deglihome computerdei primianni ottanta.
Zilog provò anche a commercializzare delle versioni perminicomputerdell'architettura Z80, loZ800e loZ280, che però non riscossero il successo del loro predecessore: il primo fu abbandonato ancor prima della sua commercializzazione,mentre la complessità ed i bug del secondo ne limitarono la diffusione a vantaggio di altri prodotti, fra cui l'HitachiHD64180e loZilog Z180.
Con un comunicato ufficiale datato 15 Aprile 2024, la Zilog dichiara la cessazione della produzione dell'intera linea di CPU, MPU, I/O della famiglia Z80, con data di produzione dell'ultimo lotto stimata per il 15 Giugno 2024.
Federico Faggin, dopo aver lavorato sull'8080, lasciòIntelalla fine del1974per divergenze con la dirigenza: questa, infatti, era ancora troppo focalizzata sulla produzione di chip di memoria e considerava i microprocessori solo come prodotti accessori, utili per vendere più RAM.Faggin, invece, intravedeva in essi una potenzialità d'impiego molto più vasta, grazie alla loro possibilità di essere programmati per impieghi generali. Faggin decise quindi di lasciare Intel per fondare insieme al suo collegaRalph Ungermannla Zilog, una società dedita esclusivamente alla produzione di CPU.Il primo prodotto della società fu proprio lo Z80, nato da un progetto che Faggin elaborò verso la fine del 1974,presentato nel luglio del 1976.
Lo Z80 si diffuse nel mercato dei processori molto più dell'Intel 8080 e del suo successore, l'8085e divenne una delle CPU ad 8 bit più popolari.Uno dei fattori chiave del successo iniziale dello Z80 furono i sistemi integrati nel chip stesso, come quello per il refresh della memoria DRAM: tale integrazione permetteva di realizzare sistemi completi con l'aggiunta di pochi altri componenti esterni di supporto (più in là comparvero sistemi embedded basati sullo Z80, che in genere utilizzanomemorie statiche, che non necessitano di questorefresh) ed aprendo la via verso i moderni "System On Chip".
La Zilog concesse in licenza senzaroyaltyla proprietà intellettuale del progetto delcoredello Z80 a qualunque società lo avesse voluto produrre in proprio: questa politica commerciale alla lunga ripagò Zilog con un ritorno di immagine, diffusione e vendite perché permise ad un prodotto di una piccola società, quale essa era, di affermarsi sul mercato mondiale grazie al fatto che grossi produttori comeToshibainiziarono a produrre in quantità industriali il processore.Come conseguenza di questa scelta commerciale, Zilog ha prodotto meno del 50% di tutti gli Z80 costruiti in questi anni.Nonostante ciò diversi produttori dell'Europa dell'Est,delGiapponee dell'exUnione Sovieticafabbricarono delle copie della CPU senza licenza.
Ilset di istruzionidello Z80 fu scritto per essere compatibile con l'Intel 8080,per cui gran parte del codice per l'8080 (principalmente quello delsistema operativoCP/M) poteva girare senza modifiche sullo Z80.Masatoshi Shima(co-progettista dell'Intel 4004e dell'Intel 8080) contribuì allo sviluppo dello Z80.
Lo Z80 offriva le seguenti migliorie rispetto all'8080:
Il progetto originale inlogica NMOSvide il limite massimo della frequenza del clock crescere progressivamente dai 2,5MHziniziali fino ai 4 MHz dello Z80A, ai 6 MHz dello Z80B ed agli 8 MHz dello Z80H.Ne fu realizzata anche una versioneCMOScon un intervallo di frequenze che andava dai 4 MHz fino ai 20 MHz delle versioni vendute più recentemente.La versione CMOS permetteva inoltre unamodalità d'attesaa basso consumo energetico denominata "Power-Down", o "modalità standby", in cui veniva mantenuto lo stato interno (registri e segnali di controllo) del processore fino al ricevimento del segnale di uscita da tale stato (un segnale di clock).I chip derivati compatibili con lo Z80, l'HD64180/Z180e l'eZ80sono dichiarati capaci rispettivamente di 33 MHz e 50 MHz.
Il modello di programmazione e la gestione dei registri sono convenzionali e simili a quelli della famigliax86. I registri AF, BC, DE e HL, compatibili con quelli dell'Intel 8080, sono duplicati nello Z80 in 2 banchi separaticon il processore che può velocemente passare da un banco all'altro,una caratteristica utile per velocizzare la risposta agli interrupt ad alta priorità e livello singolo. Questa caratteristica era presente nelDatapoint 2200, mentre non era implementata nell'Intel 8008. Il sistema dei registri doppi aveva senso sullo Z80 (e su altri microprocessori dell'epoca), perché esso era stato progettato anche per i sistemi embedded, non solo per i personal computer o per glihome computer.I doppi registri risultarono molto utili per la codificaassemblyaltamente ottimizzata: alcuni software, specialmente i giochi per i sistemiMSX, gliZX Spectrumed altri computer basati sullo Z80, portarono l'ottimizzazione dell'assembly dello Z80 a livelli estremi, impiegando, tra le altre cose, proprio i registri duplicati.
Come sull'8080, i registri ad 8 bit sono di solito accoppiati per ottenerne delle versioni a 16 bit. I registri compatibili con quelli dell'8080 sono:
I nuovi registri introdotti dallo Z80 sono:
Non c'è la possibilità di accederedirettamenteai registri alternativi: esistono per questo compito 2 istruzioni speciali,EX AF,AF'eEXX,ognuna delle quali modifica 1 di 2 multiplatoriflip-flop. Questo permette passaggi veloci di contesto per le routine di servizio degli interrupt:EX AF, AF'può essere utilizzata da sola (per routine di interrupt molto semplici e veloci) o in abbinamento aEXXper invertire l'intero gruppo di registri AF, BC, DE e HL, un modo di operare molto più veloce di quello basato sull'inserimento degli stessi registri nello stack (interrupt con più livelli o interrupt lenti e con bassa priorità normalmente utilizzano lo stack per memorizzare il valore dei registri).
Ilregistro di refresh("R") viene incrementatoogni volta che la CPU esegue unopcode(o un prefisso opcode) e non ha pertanto una relazione semplice con l'esecuzione del programma. Questo modo di operare era spesso usato per generarenumeri pseudo-casualinei giochi, ma anche in schemi di protezione software. Era anche utilizzato come contatore "hardware" in alcuni sistemi: un famoso esempio di questo utilizzo è ilSinclair ZX81, che permette di tenere traccia delle posizioni dei caratteri sullo schermo TV innescando un interrupt al verificarsi della reinizializzazione (collegando l'interrupt ad A6).
Ilregistro vettoriale di interrupt("I") è usato per gli interrupt dello Z80 specificati con modalità 2 (selezionata dall'istruzioneIM 2). Esso fornisce l'indirizzo di base della pagina (il "byte alto") per la tabella a 128 voci degli indirizzi degli interrupt di servizio che sono selezionati tramite un puntatore (il "byte basso" dell'indirizzo) inviato alla CPU durante un ciclo di riconoscimento degli interrupt.Il puntatore identifica un particolare chip periferico e/o una funzione di un chip periferico (nel caso in cui un chip periferico possa sollevare più interrupt, come ad esempio il CTC), dove i chip sono normalmente connessi a cascata per la risoluzione della priorità. Come per quello direfresh, questo registro è stato talvolta utilizzato in maniera "creativa".
LaALU, o "Arithmetic-Unit Logic", è il modulo integrato in una CPU deputato all'esecuzione dei calcoli aritmetico/logici. A differenza di altre CPU contemporanee (come il MOS 6502 o l'Intel 8080) la ALU dello Z80 è a 4 bit, vale a dire che esegue calcoli su numeri di 4 bit, onibble. Siccome l'accumulatore della CPU è a 8 bit, per eseguire un calcolo su un numero contenuto nell'accumulatore la ALU dello Z80 deve eseguire due passaggi su tale registro. Per far sì che questo non incida sulle prestazioni della CPU, i progettisti dello Z80 hanno pensato ad un sistema di cicli interni divisi in "cicli macchina", o "cicli M" (dall'inglese M-cycle), in cui ogni ciclo M è composto da più "cicli di clock", o "stati T" (dall'inglese T-state), dove uno stato T è equivalente ad un ciclo di clock,, ed ottimizzando le istruzioni affinché la CPU sia in grado di eseguire un minimo di sovrapposizione delle operazioni delle singole istruzioni: questo processo è detto "fetch/execute overlapping" e permette di continuare l'esecuzione di una istruzione mentre la CPU sta leggendo dalla memoria l'opcode di quella successiva. Ad esempio, l'istruzioneSUB r, che sottrae dall'accumulatore il valore contenuto nel registro ad 8 bit indicato da "r", viene eseguito in 1 ciclo M composto da 4 cicli di clock. L'esecuzione di questa istruzione più essere divisa nei seguenti singoli passaggi:
In tale modo lo Z80 non manifesta rallentamenti rispetto ad una CPU con una ALU interamente ad 8 bit. Ciò è anche possibile grazie al fatto che il recupero dell'istruzione dalla memoria viene sempre eseguito durante i primi stati "T" del primo ciclo M (detto M1) di una istruzione.
Il linguaggioassemblydel primoIntel 8008era basato su una sintassi molto semplice (ma schematica), derivata dall'architettura delDatapoint 2200; questa sintassi fu poi trasformata in un nuovo linguaggio assembly dedicato al chip 8008; il nuovo linguaggio assembly fu poi esteso, quasi nello stesso periodo, per adattarsi alle aggiunte possibilità di indirizzamento offerte dal più evoluto chip Intel 8080 (l'8008 e l'8080 condividevano un linguaggio senza che fossero compatibili a livello di codice binario; l'8008 era invece compatibile a livello binario con il Datapoint 2200).
In questo processo di trasformazione, l'abbreviazione mnemonica "L", che stava perLOAD, fu sostituita dalle paroleLOAD,STOREeMOVE, a cui erano state aggiunte altre lettere simboliche. La lettera "M", perMemory(referenziata da HL), fu trasformata da abbreviazione mnemonica aoperandoindipendente sintatticamente, mentre i registri e le combinazioni di registri furono indicati in maniera molto inconsistente, sia abbreviando gli operandi (ad esempio "MVI D" e "LXI H") sia usando le stesse forme mnemoniche delle istruzioni (ad esempio "LDA" e "LHLD") sia usando entrambi gli schemi contemporaneamente (ad esempio "LDAX B" e "STAX D").
Tabella di 4 sintassi che usano esempi di istruzioni di LOAD e STORE equivalenti o (per l'8086) molto simili.
Intel dichiarò che i codici mnemonici del suo assembly erano brevettati. Fu perciò sviluppata una nuova sintassi, questa volta con un approccio più semantico:
Queste linee guida resero semplice il compito di trovare i nomi e la sintassi di tutte le nuove istruzioni dello Z80, così come il riadattamento delle vecchie (ad esempio "LD BC,(1234)" espresso più sopra).
Dalla tabella si nota anche la somiglianza tra la sintassi dello Z80 e quella dell'Intel 8086. A parte la differenza di nomenclatura, e a dispetto di una certa discrepanza nella struttura base dei registri, le due sintassi sono virtualmenteisomorfeper una larga porzione di istruzioni. Non è però certo se questa somiglianza sia dovuta alle comuni influenze avute su entrambi i gruppi di progettazione dalle CPU ante Intel 8080 (come ilPDP-11), alla natura competitiva della relazione fra i due progetti o ad una questione di scelte.
Lo Z80 utilizza 252 dei 256 codici disponibili come singoli byte opcode ("root instructions", "istruzioni base"); i 4 codici rimanenti sono utilizzati estesamente come prefissi opcode:CBeEDabilitano delle istruzioni aggiuntive, eDDeFDselezionano rispettivamente "IX+d" e "IY+d" (in alcuni casi senza utilizzare "d") al posto di HL. Questo schema dà allo Z80 un elevato numero di permutazioni di istruzioni e registri; Zilog le inquadrò in 158 differenti "tipi di istruzioni", 78 delle quali sono le stesse di quelle dell'8080,permettendo l'esecuzione dei programmi 8080 sullo Z80.
La documentazione di Zilog raggruppa inoltre le istruzioni nelle seguenti categorie:
Come su altri processori dell'epoca, nessuna istruzione di moltiplicazione è disponibile nell'originale Z80.Le differenti dimensioni e le varianti delle operazioni di addizione, spostamento e rotazione dei bit avevano anche differenti effetti sui flag, a causa delle proprietà di influenza sui flag copiate dall'8080. Le istruzioni di caricamento non influenzavano i flag (tranne nei casi di caricamento negli speciali registri I e R). Le istruzioni sui registri indice erano utili per ridurre la dimensione del codice e, anche se alcune di esse non erano molto più veloci delle "equivalenti" sequenze composte dalle semplici operazioni, esse permettevano di ridurre indirettamente il tempo di esecuzione, diminuendo il numero di istruzioni necessarie per salvare e ripristinare i registri.Similarmente, le istruzioni per le addizioni a 16 bit non erano particolarmente veloci nell'originale Z80 (11 cicli); comunque esse erano circa due volte più veloci se paragonate alle operazioni ad 8 bit alle prese con gli stessi calcoli e inoltre riducevano l'utilizzo dei registri.
I registri indice IX e IY erano stati pensati come puntatori a 16 bit flessibili per migliorare l'abilità di manipolare la memoria, le strutture di dati e gli stack. Ufficialmente essi erano gestiti solo come registri a 16 bit, ma in realtà erano implementati come una coppia di registri ad 8 bit,alla stessa maniera del registro HL, che era accessibile sia integralmente a 16 bit sia nei suoi singoli registri ad 8 bit "High" e "Low". Ugualmente i codici opcode (linguaggio macchina) erano identici ma preceduti da un nuovo prefisso opcode.
Zilog pubblicò gli opcode ed i relativi codici mnemonici per le funzioni illustrate, ma non documentò il fatto che ogni opcode che permetteva la manipolazione dei registri H e L era ugualmente valido per le porzioni ad 8 bit dei registri IX e IY. Un esempio è l'opcode 26h seguito immediatamente da un byte (LD H,n), che caricherà quel valore nel registro H. Precedendo questa istruzione a 2 byte con il prefisso opcode per il registro IX si avrà il caricamento di quel valore negli 8 bit più significativi del registro IX. Un'importante eccezione a questo modo di operare è data dalle istruzioni simili aLD H,(IX+d)che fanno uso sia del registro HL sia di IX, o di IY, nella stessa istruzione:in questo caso il prefisso DD si applica solo alla porzione "(IX+d)" dell'istruzione.
Inoltre ci sono diverse altre istruzioni non documentate.Alcune di esse sono la conseguenza dei diversi progetti iniziali del chip mentre altre fanno riferimento ad aree molto esterne deldiecon un elevato tasso di malfunzionamento, motivo per il quale è stato deciso di non documentarle.
Ogni istruzione è eseguita in passaggi che sono di solito indicati come cicli macchina (o M-cycles), dall'inglese "machine cycles", ognuno dei quali può richiedere da 3 a 6 cicli clock (o T-states).Ogni ciclo M corrisponde approssimativamente ad un accesso alla memoria e/o ad un'operazione interna. Molte istruzione terminano effettivamente durante il ciclo M1 dell'istruzionesuccessiva, condizione nota comefetch/execute overlap.
Esempi di istruzioni tipiche (R=read, lettura - W=write, scrittura):
I cicli M dello Z80 sono gestiti da unamacchina a stati finitiinterna che costruisce ogni ciclo a partire da 3, 4, 5 o 6 cicli di clock (T-state), a seconda del contesto. Questo meccanismo evita di dovere usare un'ingombrante logica asincrona e fa sì che i segnali di controllo si comportino in modo coerente all'interno di una vasta gamma di frequenze di clock. Ciò significa anche che va usato un clock con una frequenza superiore rispetto a quello che si userebbe nella situazione in cui questa suddivisione dei cicli macchina non esistesse (approssimativamente 2-3 volte superiore).
Questo non implica però la necessità di usare una memoria con dei tempi di accesso migliori, in quanto un clock con una risoluzione più elevata permette un controllo più preciso dei timing della memoria e la stessa può essere attivain parallelo con la CPUper un margine più ampio (cioè registra menoidle), permettendo un uso più efficiente delle sueprestazioni. Parlando di esecuzione delle istruzioni, lo Z80 combina 2 cicli di clock completi in un lungo periodo di accesso alla memoria (il segnale M1), che generalmente dura solo una frazione di un (più lungo) ciclo di clock, in una specie di design più asincrono (tipo il Motorola 6800 o altre CPU simili).
Le memorie erano di solito troppo lente (soprattutto quelle di tipoEPROM, ma anche leFlash) se paragonate ai sotto-cicli (i cicli di clock) delle macchine a stato finito usate nei processori contemporanei. Il ciclo macchina più breve che poteva essere usato nei progetti embedded era spesso limitato dai tempi di accesso della memoria, non dalla massima frequenza della CPU (specialmente durante l'era degli home computer). Questa relazione è però cambiata leggermente durante gli ultimi decenni, particolarmente per quanto riguarda leSRAM; senza cache, i disegni a ciclo singolo come l'eZ80 sono pertanto divenuti recentemente molto più importanti.
Zilog introdusse un certo numero di periferiche per lo Z80, tutte supportanti il sistema di gestione degli interrupt e lo spazio di indirizzi I/O della CPU. Queste includevano il "CTC" (Counter-Timer-Circuit), il "SIO" (Serial Input Output), il "DMA" (Direct Memory Access), il "PIO" (Parallel Input-Output) ed il "DART" (Dual Asynchronous Receiver Transmitter). Col tempo, di questi chip furono offerte anche versioni in tecnologiaCMOS, che offrivano un consumo energetico più basso unito ad una velocità superiore.
Come i processori Intel 8085 e 8086, ma non come i processori Motorola 6800 e MOS 6502, lo Zilog Z80 e l'Intel 8080 avevano per le istruzioni che riguardavano l'I/O una linea di controllo ed uno spazio d'indirizzi separati. Nonostante alcuni computer basati sullo Z80 (come l'Osborne 1) utilizzassero dei dispositivi diI/O mappati in memoria, in genere lo spazio I/O era utilizzato per indirizzare uno dei molti chip periferici di Zilog compatibili con lo Z80: i chip di I/O di Zilog supportavano gli interrupt in modo 2 dello Z80 (vedi sopra), che semplificava la gestione degli stessi per un gran numero di periferiche.
Lo Z80 veniva indicato ufficialmente come capace di supportare l'indirizzamento della memoria a16 bit(massimo 64kB) e l'indirizzamento I/O ad 8 bit (massimo 256 porte), ma leggendo il manuale hardware di riferimento si poteva notare come tutte le istruzioni di I/O potessero gestire l'interobus indirizzia 16 bit:OUT (C),regeIN reg,(C)inseriscono l'intero contenuto del registro BC nel bus indirizzi;OUT (n),AeIN A,(n)inseriscono il contenuto del registro A nei bit b8-b15 del bus indirizzi e dinnei bit b0-b7 del bus indirizzi. Un progettista poteva scegliere se decodificare l'intero bus indirizzi a 16 bit sulle operazioni di I/O, così da avvantaggiarsi di questa caratteristica, oppure usare i bit più alti del bus indirizzi (b8-b15) per selezionare delle sotto-caratteristiche del dispositivo di I/O. Questa peculiarità è stata usata anche per minimizzare i requisiti hardware di decodifica, come negliAmstrad CPCe nelloZX81.
IlMostekMK3880 e l'SGS-Thomson(oraSTMicroelectronics) Z8400 erano entrambi copie ufficiali dello Z80.SharpeNECsvilupparono deicloniin tecnologiaNMOS, rispettivamente l'LH0080e ilµPD780C.Toshibane realizzò una versioneCMOS, il TMPZ84C00, che è ritenuto essere lo stesso processore dello Zilog Z84C00, anch'esso in CMOS. Ci furono anche chip Z80 realizzati daGoldStar(poiLG), così come la serie BU18400 dei cloni Z80 (inclusi i chip DMA, PIO, CTC, DART e SIO) in tecnologia NMOS e CMOS realizzati daROHM Electronics.
Nella Germania dell'Est comparve un clone senza licenza dello Z80, noto comeU880: fu utilizzato nei computer realizzati daVEB RobotroneVEB Mikroelektronik Mühlhausen, come la serieKC 85, ma anche per computer auto-assemblati come il COMP JU+TER. InRomaniaera diffuso un altro clone senza licenza, l'MMN80CPUdiMicroelectronica, utilizzato negli home computer (quali il TIM-S, l'HC ed il COBRA).
Diversi cloni dello Z80 furono realizzati anche nell'Unione Sovietica; uno di questi era ilT34VM1,chiamato anche КP1858VМ1(realizzato parallelamente al clone russo dell'8080, il KR580VM80A): il primo doveva essere usato nelle serie di pre-produzione, mentre il secondo doveva essere utilizzato per le produzioni in larga scala, anche se, a causa del collasso dell'industria microelettronica sovietica di fine anni ottanta, esistono più T34VM1 che КP1858VМ1.
Non più in produzione:
L'Evatronix CZ80CPU è un core per CPU equivalente allo Z80,disponibile come codice sorgenteVerilogoVHDLper i diffusiASICo come sorgenteEDIFdinetlistper iFPGAdaActel,Altera,LatticeoXilinx.
Versioni libere sono il T80ed il TV80,disponibili come sorgenti VHDL e Verilog sotto una licenza in stileBSDoLGPL.La versione in VHDL, una volta sintetizzata, può essere impostata fino a 35 MHz su un FPGA Spartan II di Xilinx.Perproduzioni su larga scalaè comunque più conveniente utilizzare una soluzione tradizionale (o ASIC) piuttosto che un FPGA.
Gliemulatori softwaredegli Z80 girano oggi sui moderni PC molto più velocemente di quanto facesse la CPU Z80 originale: essi sono utilizzati persimularegli home computer basati sullo Z80 (come l'Amstrad CPC, l'MSXed ilSinclair ZX Spectrum), o console come ilColecoVision, ma anche negli emulatori divideogiochi(come ilMAME) per eseguire i vecchiarcade. IlSIMHemula il computerMITS Altair 8800sia con processore 8080 che Z80.
Durante la fine deglianni settantae i primi anni ottanta lo Z80 fu utilizzato in un gran numero di macchine da ufficio basate sulsistema operativoCP/M, una combinazione che dominò il mercato di quel tempo.
Due esempi di macchine da ufficio basate sul binomio Z80+CP/M furono il portatileOsborne 1e la serieKaypro.Research Machinesrealizzò i microcomputer380Z(1977) eLINK 480Z(1981): quest'ultimo è dotato di un'interfaccia di rete proprietaria CHAIN (tipoEthernet) per il collegamento ad unaLAN. Se sulla LAN era presente unfile server, il computer poteva avviare da esso un sistema operativo usando il CP/NOS (una versione solo-rete del CP/M), altrimenti poteva avviare il CP/M da un disco e poi accedere ai servizi di rete tramite CP/NET. Altri costruttori di tali sistemi furonoTeleVideo,Xerox(serie 820) e un gran numero di altre società più o meno conosciute. Alcuni sistemi utilizzavano unmultitaskingsoftware per distribuire un processo fra diversi utenti.
IlCommodore 128integra a fianco delMOS 8502un processore Z80, grazie al quale può entrare in una particolare modalità compatibile con il CP/M.Altri computer basati sulMOS 6502in vendita a quel tempo, come ilBBC Microe l'Apple II,o basati sulMOS 6510, come ilCommodore 64,possono usare lo Z80 alloggiato su un'unità esterna, una scheda aggiuntiva o unacartuccia di espansione, come laSoftCarddiMicrosoftper l'Apple II: essa era una scheda aggiuntiva particolarmente diffusa e uno dei pochi prodotti hardware realizzati da Microsoft a quel tempo.
Acer, all'epocaMultitech, introdusse ilMicroprofessor Inel1981, un dispositivo per l'apprendimento dellinguaggio macchinadello Z80. Nel 2019 è ancora prodotto e venduto daFlite Electronics Int.(Southampton,Inghilterra) come "Flite's MPF-1B".Un altro microcomputer con finalità didattiche basato sullo Z80 è l'NBZ80oNanocomputer, prodotto dall'azienda italianaSGS-ATESintorno al 1979.
Lo Z80 fu usato nella famiglia dihome computerprodotti daSinclair. IlSinclair ZX80integra uno Z80 oppure lo μPD780C-1, un clone del processore prodotto daNEC. Questo computer, presentato nel1980, integra 1 kB di RAM e 4 kB di ROM, contenenti ilsistema operativoe illinguaggio di programmazioneSinclair BASIC. IlSinclair ZX81, presentato nel1981, era un'evoluzione del precedente, rispetto al quale utilizza uno Z80A e integra 8 kB di memoria ROM. Come lo ZX80, anche lo ZX81 delega alla CPU Z80 la generazione del segnale video. L'erede dello ZX81 fu ilSinclair ZX Spectrum, basato anch'esso sullo Z80A, ma con un hardware migliore: lo ZX Spectrum può infatti contare su più RAM (16 kB o 48 kB, a seconda delle versioni), uninterpreteBASICpiù completo (residente su 16 kB di ROM) e grafica a colori.
I computer costruiti seguendo lostandard MSX, sviluppato daKazuhiko Nishi, presidente della società giapponeseASCII Corporation, erano basati su uno Z80 a 3,58 MHz. L'architettura MSX deriva da quella dei computer diSpectravideo, una società americana che commercializzava dei sistemi realizzati in collaborazione proprio con ASCII Corporation. Nishi ottenne la licenza dei computer di Spectravideo e ne rivide l'hardware, creando uno standard che chiamò MSX.A livello di hardware i sistemi MSX erano distribuiti con 16/64 KB di RAM, un processore graficoTMS9918e un processore audioAY-3-8910.
Lo Zilog Z80 è stato a lungo un microprocessore molto diffuso neisistemi embeddede neimicrocontrollerdove è stato largamente utilizzato fino ai primianni 2000,sostituito dal suo successore eZ80. Di seguito sono illustrati alcuni usi dello Z80, inclusi i prodotti dell'elettronica di consumo.