Die Einchipmikrorechner

Technische Notwendigkeit

Sieht man sich einmal einen minimal bestückten Computer an, fällt mit Sicherheit auf, dass es zu seiner Realisierung einer ganzen Reihe an Bausteinen bedarf. Da hätten wir die CPU, verschiedene Chips zur Ein- und Ausgabe, Controller, Speicher und noch vieles andere mehr. Wer die Situation damals kannte, kannte auch die permanente Güterknappheit - auch oder gerade im Elektronikbereich.

Hinzu kam, dass jene Grundbausteine nicht gerade billig waren. Bedenke man nur einmal den Preis für einen Heimcomputer KC87 und setze ihn ins Verhältnis zu den damaligen Stundenlöhnen.

Auch waren Mehrchiprechner für einige Gebiete recht unpraktisch:
Gerade in Bereichen mit eingeschränkten Ein-/Ausgabeleitungen und begrenztem Datendurchsatz, wie zum Beispiel der Regel- und Steuerungstechnik schrie man förmlich nach mehr Flexibilität, Kostenreduzierung und Miniaturisierung. Warum also nicht versuchen, alle nötigen Funktionseinheiten in einem Gehäuse, auf einem Chip unter zu bringen? Das Ergebnis der Entwicklung war der Einchipmikrorechner.

Galerie der Einchipmikrorechner

Transport-Verpackungen der EMR

Hersteller dieser Schaltkreise in der DDR war der VEB Kombinat Mikroelektronik Karl Marx.

Die oben genannten Entstehungsgründe waren aber nicht die einzigen Vorteile dieser neuen Chip-Gattung. Da wäre z.B. auch die Unterbringung von Speicher direkt auf dem Chip. Gegenüber althergebrachten bildeten die implementierten Speicherzellen einen Registersatz, der sogar in der Lage war, auf direktem Wege mit der ALU in Kontakt zu treten. Hinzu kam, dass jedes Universalregister des EMR-Registersatzes Ziel oder Quelle einer Operation sein durfte. Der Erfolg des internen Speichers war eine drastische Einsparung an Transportbefehlen zwischen Speicher und CPU und gleichzeitig ein wesentlich erhöhter Datendurchsatz. Außerdem vereinfachten sich die Ein/Ausgabemechanismen. Spezielle Befehle hierfür waren nicht notwendig, da alle möglichen Ein/Ausgabetore durch den Programmierer wie Universalregister behandelt wurden. Wollte man etwas einlesen, geschah dies durch Abfragen des entsprechenden Registers. Wollte man Daten schreiben, schriebt man einfach auf das entsprechende Register. Einzige Voraussetzung: das betroffene Tor musste vorher "informiert" werden, welche Aufgabe es in seinem Umfeld zu erfüllen hatte.

Baureihen

Alle in der DDR produzierten Einchipmikrorechner stammen im Prinzip von zwei Grundtypen ab: U8810 und U8820.

Jeden Typ gab es zum einen in zwei verschiedenen Bondversionen. Die Standardversion zeichnete sich dadurch aus, dass ein direkter Anschluss für die Takterzeugung mittels eines Schwingquarzes existierte. Die "Power Down" Lösung hingegen erlaubte die Zubringung einer Stützspannung, um eine getrennte Stromversorgung des internen Registersatzes zu erlauben. Der Vorteil liegt auf der Hand. Sollte es zum Stromausfall kommen, konnten die Daten der internen Register über diesen hinweg gerettet werden. Erkaufen musste man sich dies jedoch durch erhöhten Hardwareaufwand für den Anwender.

Auch die maximale Taktfrequenz schlug sich im Chip-Namen nieder:

UB: 8 MHz
UC: 5 MHz
UD: 3,6 MHz

Typenübersicht zu den 8-Bit-Einchipmikrorechnern

Typ	Eigenschaften
UB8810D, UD8810D	Interner ROM, maskenprogrammierbar
UB8811D, UD8811D	Interner ROM, maskenprogrammierbar, powerdown-fähig
UB8820M, UC8820M, UD8820M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 2KByte
UB8821M, UC8821M, UD8821M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 2KByte, powerdown-fähig
UB8830D, UC8830D, UD8830D	Mit BASIC-Interpreter
UB8831D, UC8831D, UD8831D	Mit BASIC-Interpreter, powerdown-fähig
UB8840M, UC8840M, UD8840M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 4KByte
UB8841M, UC8841M, UD8841M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 4KByte, powerdown-fähig
UB8860D, UC8860D, UD8860D	ROM-lose Version
UB8861D, UC8861D, UD8861D	ROM-lose Version, powerdown-fähig

Einchipmikrorechner U8810D und U8811D

In ein DIL-Gehäuse gepresst, konnte dieser Typ mit einem internen maskenprogrammierbaren Programmspeicher von 2 KByte punkten.

Einchipmikrorechner UB8810D

Einchipmikrorechner UC8810D

Einchipmikrorechner UD8811D

Einchipmikrorechner U8820M und U8821M

Ursprünglich war dieser EMR nur als Entwicklungsversion für den U8810 gedacht. Kennzeichen hierfür war der extern anzubindende Programmspeicher mit einer maximalen Kapazität von 2 KByte. Da diese Maßnahme im gleichen Atemzug die Verlagerung der zum internen ROM führenden Daten- und Adressleitungen nach außen erforderte, war auch ein neues Gehäuse notwendig: man entschied sich für ein 64-poliges QUIL-Gehäuse.

EMR UB8820

EMR UB8821

Auch verließen jetzt auch einige Statusleitungen den schützenden Chipmantel. All dies und die Tatsache, dass er beispielsweise im Bereich geringer Stückzahlen eine echt günstige alternative zum U8810 war, verhalf dem U8820 aus seinem ursprünglichen Bestimmungsfeld heraus und verwandelte ihn in einen für den Anwender mehr als interessanten Einchipmikrorechnerschaltkreis.

Einchipmikrorechner U8830D und U8831D

Diese EMR lassen sich auf einen U8810 zurück führen, der zusätzlich zum neu eingebauten BASIC-Interpreter ein so genanntes "Bootstrap-Ladeprogramm" enthält. Technisch war nun auch am U8830 möglich, externen Speicher hinzuzunehmen und genau das ermöglichte der Bootstraper. Dieser Pluspunkt muss aber durch den Wegfall einer gewissen Anzahl von Ein/Ausgabefunktionen in Kauf genommen werden, da der Adress- und Datenbus z.T. den Platz von deren Anschlüssen einnimmt. Nichtsdestotrotz kann man je nach zugeführter Speicherkapazität auf 16, 20 oder sogar 24 Leitungen zurückgreifen. Bekannt geworden ist gerade dieser spezielle EMR durch das mehrjährige Projekt eines technisch-wissenschaftlichen Magazins der DDR, in dessen Zuge der Jugend-und-Technik-Computer in verschiedenen Ausbaustufen entstand.

EMR UB8830

EMR UB8831

Auch in einer ganz anderen Erweiterung, die viele Sammlerherzen höher schlagen lässt, werkelte ein U8830: die D005-Komforttastatur.

Einchipmikrorechner U8840M und U8841M

Den U8840 kann man wiederum auf den U8820 zurück führen. Statt 2 KByte externer Speicher stehen hier gleich 4 KByte zur Verfügung. Beide EMR-Typen findet man ebenfalls in einigen Tastaturansteuerprojekten. Beispiele dafür sind der Heimcomputerbausatz Spectral (die Firma Hübner hatte entsprechende Unterlagen und Platinen veröffentlicht) oder Varianten des Heimcomputers Z1013.

EMR UB8840M

EMR UB8840M S1

EMR UB8841M

EMR UC8841M

EMR UD8841M

U8840M und U8841M gehörten zu einer Schaltkreisserie, die als U884 bezeichnet wurde.
Es gab einen äußerlich baugleichen Schaltkreis U840M, der mit den EMR nichts zu tun hatte und stattdessen einen Spezialschaltkreis für die Fernmeldetechnik darstellte.

Einchipmikrorechner U8860D und U8861D

Ein letzter Typ, der UB8860, war wiederum ein spezieller Typ des U8810. Der UB8860 war auf eine besonders kostengünstige Produktion ausgelegt. Intern gab es nur eine Art Test-ROM, der eine gewisse Ähnlichkeit zur Bootstrap-Routine des U8830 aufwies und den Sprung in den externen Programmspeicher erst ermöglichte. Dies war nötig, da man auf einen internen Speicher nicht zurück greifen konnte.

EMR UB8860

EMR UB8861

Letzte Änderung dieser Seite: 03.01.2022

Herkunft: www.robotrontechnik.de