RCA 1802

RCA 1802 (myös CDP 1802 tai COSMAC 1802) on RCA:n vuonna 1976 julkaisema 8-bittinen CMOS-teknologiaan perustuva mikroprosessori, jota valmistaa edelleen Intersil Corporation. Suoritin on yksi ensimmäisistä CMOS-teknologiaa käyttävistä suorittimista.

Prosessori oli suunniteltu tietotekniikan yleistymiseen tarkoituksellisesti vaihtaen ominaisuuksia ja suorituskykyä halvempaan hintaan ja joustavuuteen.

Kehitys

Joseph Weisbecker suunnitteli omatekoisen tietokoneen nimeltä FRED. RCA kiinnostui tietokoneesta ja hän kehitti sen pohjalta vuosina 1970–1971 uuden COSMAC 1801 mikroprosessorin. Lokakuussa 1971 prosessorin prototyyppi oli koottuna sadasta diskreetistä logiikkapiiristä. Vuonna 1975 prosessori julkaistiin kaupallisesti kahdella mikropiirillä, 1801R ja 1801U. Jerry Herzogin johtama ryhmä yhdisti 1801:n sirut yhdelle piirille, jolloin syntyi 1802. 1802 oli ensimmäisiä CMOS-tekniikalla valmistettuja prosessoreja.
Tammikuussa 1977 RCA julkaisi RCA Studio II -konsolin FRED-tietokoneen pohjalta.

RCA julkaisi myös RCA 1802:n arkkitehtuuriin perustuvan mikrokontrollerin CDP1804. Tässä oli samalla piirillä 64 tavua muistia, 2 KB ROM, kellopiiri ja 8-bittinen kellolaskuri. Käskykantaan oli lisätty 32 käskyä mm. aliohjelmien kutsua ja niistä paluuta varten. RCA 1805 ja 1806 olivat samankaltaisia, mutta niissä ei ollut ROM-muistia.

Tekniikka

RCA 1802:ssa ei ole sen staattisen rakenteen vuoksi lainkaan minimikellotaajuutta, joten sitä voi ajaa erittäin hitaasti ja vähällä virralla. Useimmissa mikrotietokoneissa suoritinta on ajettu 3,58 MHz:n taajuudella, koska tämä synkronoituu näyttönä käytettyyn kuvaputkitelevisioon. Suoritin pystyi 5 MHz taajuuksiin ja ylikin valmistustekniikan kehittyessä ja käyttöjännitettä nostamalla. Tietokoneissa piirin kanssa käytettiin usein videopiirinä CDP1861 (NTSC) tai CDP1864 (PAL) -piiriä.

Piirillä on kuusitoista 16-bittistä rekisteriä R0–R15. Piiri ei kuitenkaan ole 16-bittinen, vaan rekisterien sisältöjä voi siirtää toisiin vain 8-bittisen akun (D-rekisteri) kautta, jossa suoritetaan myös aritmeettiset ja loogiset operaatiot. Samoin lataus muistista tapahtuu 8-bittiä kerrallaan akun kautta. Rekistereille on vain 16-bittiset "lisää yksi" ja "vähennä yksi" -käskyt. Ohjelmalaskuri (PC) ja indeksirekisteri voivat sijaita missä tahansa rekisterissä ja niitä voi vaihtaa käskyillä SEP ja SEX.

Suorittimessa ei ole lainkaan pinoa toteuttavia käskyjä, joka tarkoittaa että käsittely on tehtävä ohjelmallisesti aliohjelmien tukemiseksi. Käytännössä yhden tason aliohjelman kutsu tapahtuu lataamalla sen osoite rekisteriin ja vaihtamalla ohjelmalaskuri osoittamaan tätä rekisteriä. Paluu aliohjelmasta tapahtuu vaihtamalla ohjelmalaskuri takaisin alkuperäiseen rekisteriin.

Suorittimessa ei myöskään ole ehdollisia hyppyjä, vain käsky joka jättää huomiotta seuraavan käskyn ehdon mukaan.

Käskykanta muodostaa erittäin säännöllisen matriisin, jossa ensimmäiset neljä bittiä kertovat tehtävän operaation ja toiset neljä käytettävän rekisterin.
Tämä mahdollistaa helpon käskyjen syötön kytkimillä suoraan muistiin, kuten varhaisissa tietokoneissa oli tapana.

Dataväylä on 8-bittinen mutta multipleksoitu, joten piiri voi osoittaa 64 kiB muistia. Suorittimessa on sisäänrakennettu DMA-ohjain, joka voi siirtää tavuja I/O-väylästä muistiin ohjelmista riippumatta.

Suorittimen toteutus on melko hidas; käskyt vievät kaksi tai kolme konesykliä, ja jokainen konesykli 8 kellosykliä. Vertailun vuoksi MOS 6502:ssa käskyt vievät 2–7 kellosykliä ja Intel 8080:ssa 4–18 kellosykliä.

Yksi pinni on ohjelmoitava tulostusportti ja neljä pinniä ovat sisääntuloja, jotka vaikuttavat suoraan suorittimen hyppykäskyjen lippuihin.

Käyttö

Lisäksi suoritinta on käytetty myös muutamissa varhaisissa harrastelijoiden mikrotietokoneissa, kuten Cosmac VIP -rakennussarjassa sekä COSMAC ELF -koneessa, jonka rakennusohjeet julkaistiin Popular Electronics -lehdessä 1976–1977. Suoritinta on käytetty myös Comx-35:ssä, suomalaisissa Telmac 1800:ssa, Telmac TMC 600:ssa sekä Oscom NANOssa, jugoslavialaisessa Pecom 32/64:ssa ja RCA Studio II -pelikonsolissa.

RCA 1802:sta on myös julkaistu säteilysuojattu versio, joka on tehnyt siitä suositun avaruusteknologiassa.
Kuusi kappaletta muodosti Galileo-avaruusluotaimen "aivot". Noin vuonna 1977 sen katsottiin olevan ainoa avaruuslentoon soveltuva mikroprosessori.
Suoritinta on myös käytetty useissa satelliiteissa.

Lähteet

Aiheesta muualla

 http://datasheets.chipdb.org/RCA/MPM-201B_CDP1802_Users_Manual_Nov77.pdf

Suorittimet