Z80
東芝 CMOS版Z80CPU、Z80CTC、Z80PIO、Z80SIO、CGC、ウォッチドッグタイマー等)を集積したチップ。また、本家にあたるザイログからも同等のZ84C15が販売されている。ただし、ピン機能の一部が異なる。東芝TMPZ84C015は製造中止。
8080との差別化のため、命令の1サイクル目(M1サイクル)では他のサイクルに比べて所要ステート数が少なくなっている。通常のメモリサイクルが3ステート必要なのに対しM1サイクルでは2ステートである。タイミングチャート上はM1サイクルには4ステート必要なように見えるが、後半の2ステートはリフレッシュ機能のために使用され、通常のメモリアクセスとは関係がない。
通常のリードライトサイクルが3ステート(T1/T2/T3)なのに対し、IN/OUT命令では、自動的にウェイトサイクル(TW)が挿入され、4ステート(T1/T2/TW/T3) となる。ウェイトサイクル中に、/WAIT(active low) 信号がサンプリングされ、アサートされている限りウェイトサイクルを継続することで、応答が遅いIOデバイスに対応することが可能となっている。
これは同じ命令を実行しても8080よりも高速に実行するためのZ80の売りの一つだった。反面、このM1サイクルだけのために速いメモリが必要になり、ハードウェア設計者からは不評を買っていた。
Z80には「ある処理を行う際に、特定の命令の組み合わせを用いると、普通に命令を書いた場合よりも実行にかかるクロック数や命令の総バイト数を少なくできる」というテクニックが多数存在し、これらは「最適化」「クロック削り」などと呼ばれた。
16ビットレジスタの内容とCフラグをHLレジスタから減算する。なお16ビットのSUB命令はない。そのため8ビットの算術演算命令のうちSUB命令だけAを表記しない。
嶋正利らインテルを退社したIntel 8080の開発スタッフが設計を行っており、8080とはバイナリーレベルで「ほぼ」上位互換性がある。
ザイログオリジナルの製品としてクロック周波数が2.5MHzのZ80から20MHzの派生製品まで、各社からセカンドソースや互換製品が製造されている。2007年現在は実チップではなく、FPGAやASIC用のIPコアとして活用されている。パチンコの主基板向けプロセッサーに使われているNECのμPD70008 IPをはじめ、商用の互換コアは20社以上存在し、オープンソースのIPコアも5種類以上存在している。
当初、Z80とその互換CPUはより高速な8080互換CPUとして応用され、S-100バス互換機にもこぞって搭載されるなど、黎明期のパーソナルコンピューター市場を支配した。日本国内においても、1970年代の末から80年代前半頃にかけてビジネス用のオフィスコンピュータなどの他、各社のホビーパソコンにも搭載された。
インデックスレジスタの内容をメモリにストアする。