Der Einchipmikroprozessor

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 kommt, 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, 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 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 bilden die implementierten Speicherzellen einen Registersatz, der sogar in der Lage war, auf direktem Wege mit der ALU in Kontakt zu treten.
Hinzu kommt, das jedes Universalregister des EMR-Registersatzes Ziel oder Quelle einer Operation sein darf.
Der Erfolg des internen Speichers ist eine drastische Einsparung an Transportbefehlen zwischen Speicher und CPU und gleichzeitig ein wesentlich erhöhter Datendurchsatz.
Außerdem vereinfachen sich die Ein/Ausgabemechanismen. Spezielle Befehle hierfür sind nicht notwendig, da alle möglichen Ein/Ausgabetore durch den Programmierer wie Universalregister behandelt werden.
Will man etwas einlesen, geschieht dies durch Abfragen des entsprechenden Registers. Will man Daten schreiben, schreibt man einfach auf das entsprechende Register.
Einzige Voraussetzung: das betroffene Tor muss vorher "informiert" werden, welche Aufgabe es in seinem Umfeld zu erfüllen hat.

Baureihen

Alle in der DDR produzierten Einchipmikrorechner stammen im Prinzip von 2 Grundtypen ab: U881 und U882.

Jeden Typ gab es zum einen in 2 verschiedenen Bondversionen. Die Standardversion zeichnet sich dadurch aus, dass ein direkter Anschluss für die Takterzeugung mittels eines Schwingquarzes existiert.
Die "Power Down" Lösung hingegen erlaubte die Zubringung einer Stützspannung, um somit eine getrennte Stromversorgung des internen Registersatzes zu erlauben.
Der Vorteil liegt auf der Hand. Sollte es zum Stromausfall kommen, können die Daten der internen Register über diesen hinweg gerettet werden. Erkaufen musste man sich dies jedoch mittels erhöhtem 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
UB8820M, UC8820M, UD8820M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 2KByte
UB8821M, UC8821M, UD8821M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 2KByte, power down
UB8830D, UC8830D, UD8830D	Mit Basicinterpreter
UB8831D, UC8831D, UD8831D	Mit Basicinterpreter, power down
UB8840M, UC8840M, UD8840M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 4KByte
UB8841M, UC8841M, UD8841M	Entwicklungsversion, Speicherport bis 4KByte, power down
UB8860D, UC8860D, UD8860D	ROM-lose Version
UB8861D, UC8861D, UD8861D	ROM-lose Version, power down

U881 (U8810, U8811)

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

Einchipmikrorechner UB8810D

Einchipmikrorechner UC8810D

Einchipmikrorechner UD8811D

U882 (U8820, U8821)

Ursprünglich war dieser EMR nur als Entwicklungsversion für den U881 gedacht.
Kennzeichen hierfür: der extern anzubindende Programmspeicher mit einer maximalen Kapazität von 2KByte.
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 U881 war, verhalf dem U882 aus seinem ursprünglichen Bestimmungsfeld heraus und verwandelte ihn in einen für den Anwender mehr als interessanten Einchipmikrorechnerschaltkreis.

U883 (U8830, U8831)

Diese EMR lassen sich auf einen U881 zurück führen, der zusätzlich zum neu eingebauten Basicinterpreter ein so genanntes "Bootstrap-Ladeprogramm" enthält.
Technisch ist nun auch am U883 möglich, externen Speicher hinzuzunehmen und genau das ermöglicht 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 ehemaligen 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, werkelt ein U8830: die D005-Komforttastatur.

U884 (U8840, U8841)

Den U8840 kann man wiederum auf den U882 zurück führen.
Statt 2 KByte externer Speicher stehen hier gleich auf 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

U886 (U8860, U8861)

Ein letzter Typ, der UB886, ist wiederum ein spezieller Typ des U881.
Der UB886 ist auf eine besonders kostengünstige Produktion ausgelegt.
Intern gibt es nur eine Art Test-ROM, der eine gewisse Ähnlichkeit zur Bootstrap-Routine des U8830 aufweist und den Sprung in den externen Programmspeicher erst ermöglicht.
Dies ist nötig, da man auf einen internen Speicher nicht zurück greifen kann.

EMR UB8860

EMR UB8861

Letzte Änderung dieser Seite: 24.11.2011

Herkunft: www.robotrontechnik.de