Texas Instruments TMS1000

Un "computer su un chip" TMS1000. Il codice relativo alla data mostra che è stato realizzato nel 1979. È contenuto in un pacchetto dual-in-line in plastica a 28 pin.
Microcontrollore Texas Instruments TMS1100 all'interno del gioco elettronico Parker Brothers Merlin

Il TMS1000 è una famiglia di microcontrollori introdotta da Texas Instruments nel 1974.[1][2][3]

Combinava un'unità di elaborazione centrale a 4 bit, memoria di sola lettura (ROM), memoria di lettura / scrittura (RAM) e linee di input / output (I / O) come un "computer su un chip" completo. Era destinato a sistemi integrati in automobili, elettrodomestici, giochi e strumenti di misurazione.

È stato il primo microcontrollore commerciale di massa. Nel 1974, i chip di questa famiglia potevano essere acquistati in grossi lotti per circa 2 $ ciascuno.[4] Nel 1979 circa 26 milioni di chip di questa famiglia furono venduti ogni anno.[5]

Il TMS 1000 è stato utilizzato nel giocattolo educativo Speak & Spell di Texas Instruments,[4] il veicolo giocattolo programmabile Big Trak e nel gioco elettronico Simon.[6]

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Serie TMS 0100[modifica | modifica wikitesto]

Lo Smithsonian Institution afferma che gli ingegneri TI Gary Boone e Michael Cochran sono riusciti a creare il primo microcontrollore (chiamato anche microcomputer) nel 1971. Il TMS1802NC era un microcontrollore a chip singolo annunciato il 17 settembre 1971 che implementava una calcolatrice a quattro funzioni. Il TMS1802NC, nonostante la sua designazione, non faceva parte della serie TMS 1000; è stato successivamente riassegnato come facente parte della serie TMS 0100. Venne utilizzato nella calcolatrice TI Datamath e nella calcolatrice Sinclair Executive.[7]

Serie TMS 1000[modifica | modifica wikitesto]

La successiva serie TMS 1000 è stata lanciata sul mercato nel 1974. TI consigliava fortemente il TMS 1000 a 4 bit per l'utilizzo in applicazioni integrate preprogrammate.[8][9][10][11][12]

Un computer su chip combina il core del microprocessore (CPU), la memoria e le linee I/O (input/output) su un unico chip. Il brevetto computer-on-a-chip, chiamato all'epoca "microcomputer patent", (EN) US4074351, United States Patent and Trademark Office, Stati Uniti d'America., fu concesso a Gary Boone e Michael J. Cochran di TI. A parte questo brevetto, il significato standard di microcomputer è un computer che utilizza uno o più microprocessori come CPU, mentre il concetto definito nel brevetto è più simile a un microcontrollore.

Esempio delle caratteristiche di qualche chip
Nome Num.pin IO Latches IO max.voltaggio ROM RAM
TMS1000 28 11 20V 1KB 32B
TMS1200 40 13 20V 1KB 32B
TMS1070 28 11 35V 1KB 32B
TMS1270 40 13 35V 1KB 32B
TMS1100 28 11 20V 2KB 64B
TMS1300 40 13 20V 2KB 64B

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

La famiglia TMS1000 includeva varianti sia nella logica PMOS originale che in NMOS e CMOS. Le varianti del prodotto includevano diverse dimensioni di ROM e RAM, diverso numero di porte I/O e versioni senza ROM destinate allo sviluppo/test o all'uso con ROM esterne. Il TMS1000 originale aveva 1024 x 8 bit di ROM, 64 x 4 bit di RAM e 23 linee di ingresso/uscita.

La famiglia TMS1000 utilizzava ROM programmate da maschera. Una volta che l'utente aveva un programma di debug pronto per essere usato in produzione, inviava il programma a Texas Instruments che avrebbe quindi creato una maschera speciale per programmare la ROM su chip. La ROM non può essere successivamente modificata; i contenuti erano fissati dagli schemi stabiliti sul chip dal produttore. Sebbene questo processo avesse un costo iniziale elevato, il costo di produzione era molto basso, rendendolo adatto a prodotti venduti in grandi quantità (diciamo, più di qualche migliaio di articoli venduti all'anno).

Tutti i percorsi dati interni del processore erano larghi 4 bit. La ROM del programma e la RAM dei dati sono state indirizzate separatamente come in un'architettura di Harvard; questa è diventata una caratteristica tipica dei microcontrollori di molti altri produttori.

I set di istruzioni variavano leggermente in base al modello, con 43 istruzioni nel set di base e 54 disponibili in alcuni membri della famiglia; le istruzioni erano lunghe 8 bit. Sono state fornite istruzioni aritmetiche BCD, ma non erano disponibili istruzioni per AND logico o OR dei registri. Le subroutine erano limitate a 1 livello in alcune versioni (una subroutine non poteva chiamare un'altra subroutine), con 2 o 3 livelli disponibili su altre.

Ogni istruzione richiede tra 10 e 15 microsecondi per essere eseguita sulle versioni NMOS e PMOS, ma alcune delle versioni CMOS potevano esseguire le istruzioni alla velocità di 6 microsecondi. L'oscillatore interno forniva una velocità di clock effettiva di circa 0,3 megahertz.

Le diverse versioni del TMS1000 erano confezionate in dual in-line package a foro passante (PTH) con 28 o 40 pin, ma alcuni modelli per la prototipazione erano in package a 64 pin. Tutte le versioni avevano un intervallo di temperatura di funzionamento da 0 a 70 gradi C.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Texas Instruments, ti.com, http://www.ti.com/corp/docs/company/history/1970s.shtml.
    «1974: Introduces TMS1000 one-chip microcomputer.»
  2. ^ Texas Instruments, ti.com, http://www.ti.com/corp/docs/company/history/tms.shtml.
  3. ^ Siewiorek (a cura di), Part 3: Computer Classes, Section 1: Monolithic Microcomputers, in Computer Structures: Principles and Examples, New York, McGraw-Hill, 1982, p. 583, ISBN 0-07-057302-6.
    «The TMS1000 was introduced in 1974 and used in the SR-16 calculator.»
  4. ^ a b Richard Zurawski, Embedded Systems Handbook, Second Edition: Embedded Systems Design and Verification, CRC Press, 2009, ISBN 1439807639, pp. 12–3
  5. ^ David L. Morton Jr., Joseph Gabriel, Electronics: The Life Story of a Technology JHU Press, 2007 ISBN 0801887739, p. 113
  6. ^ Michael Austin, Music Video Games: Performance, Politics, and Play Bloomsbury Publishing USA, 2016 ISBN 1501308505, chapter 1
  7. ^ "The Arrival of the "Calculator-on-a-Chip".
  8. ^ "Electronic Genie: The Tangled History of Silicon", Frederick Seitz, Norman G..
  9. ^ U.S. Patent no. 4,074,351 (TMS1802NC.
  10. ^ "The Surprising Story of the First Microprocessors", Ken Shirriff, August 30, 2016, ieee.spectrum.org.
  11. ^ Stan Augarten, The Most Widely Used Computer on a Chip: The TMS 1000, in State of the Art: A Photographic History of the Integrated Circuit, New Haven and New York, Ticknor & Fields, 1983, ISBN 0-89919-195-9.
  12. ^ "STANDARD CALCULATOR ON A CHIP ANNOUNCED BY TEXAS INSTRUMENTS", press release.

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

The Engineering Staff of Texas Instruments Incorporated, Semiconductor Group, TMS 1000 Series MOS/LSI One-Chip Microcomputers (PDF), 1975.

The Engineering Staff of Texas Instruments Incorporated, Semiconductor Group, TMS 1000 Series MOS/LSI One-Chip Microcomputers: Programmer's Reference Manual (PDF), 1975.

The Engineering Staff of Texas Instruments Incorporated, Semiconductor Group, TMS 1000 Series Data Manual (PDF), December 1976.

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