CPU untuk proyek sekolah komputer retro

Saya seorang siswa di sekolah IT dan kami sedang mencoba memikirkan sebuah proyek yang dapat kami gunakan untuk menunjukkan kepada siswa tahun pertama bagaimana hal-hal bekerja di belakang panggung dan kami akhirnya berpikir untuk membuat komputer retro.

Saya telah membaca banyak hal mengenai prosesor Z80, tetapi dugaan saya adalah bahwa kami membutuhkan sesuatu yang lebih kuat, kami masih bertanya-tanya tentang arsitektur walaupun ARM mungkin merupakan pilihan yang baik mengingat kami akan menemukan banyak dokumentasi, kami memiliki juga menetapkan beberapa kebutuhan khusus:

• Bus alamat eksternal jika kita membutuhkan lebih banyak RAM
• > 50Mhz
• 16 atau 32 bit
• Tidak ada paket BGA / QFN
• Tidak ada papan FPGA
• Antarmuka serial (?)
• Tidak terlalu mahal karena kami memiliki anggaran terbatas

P8X32A-D40 terlihat seperti CPU yang bagus tetapi tidak memiliki jumlah RAM yang kami butuhkan (32k), saya lebih memikirkan sesuatu seperti> 1MB. Mungkin eZ80 layak untuk dipertimbangkan. Kami ingin jawaban dari orang yang bereksperimen seperti Anda.

Terima kasih.

Sunting: Meskipun saya telah menerima jawaban karena memenuhi kebutuhan kita, pertanyaan itu masih terbuka untuk saran lain karena kita harus membahas tentang pilihan dengan tim siswa yang bersedia berpartisipasi dalam proyek.

Meskipun versi yang saat ini tersedia tidak memiliki bus alamat eksternal sejati (akan datang), Anda dapat mempertimbangkan Microchip PIC32 . Arsitekturnya didasarkan pada MIPS , yang berasal dari tahun 1988, dan merupakan salah satu dari dua set instruksi RISC utama (yang lainnya adalah ARM). Jadi dalam hal itu dapat dianggap retro. (Agak trivia: Sony Playstation menggunakan prosesor MIPS.)

Salah satu fitur bagus dari PIC32 (dan tidak biasa untuk mikrokontroler 32-bit) adalah Anda bisa mendapatkan beberapa varietas dalam paket DIP, namun memori maksimum yang tersedia akan terbatas dibandingkan dengan versi permukaan mount. Salah satu PIC dengan memori terbesar dalam paket DIP 28-pin adalah PIC32MX250F128 dengan 128KB memori Flash (program) dan RAM 32KB. Ini tersedia dari Digi-Key di AS , dan Farnell di Inggris .

Meskipun RAM mungkin tampak terbatas, perhatikan bahwa PIC adalah arsitektur Harvard , yang berarti ruang program dan alamat data terpisah, dan program dijalankan dari flash, sehingga Anda tidak perlu banyak RAM. (Untuk para puritan, PIC32s sebenarnya dimodifikasi-arsitektur Harvard, karena dimungkinkan untuk menjalankan program dari RAM.) Alternatif lain adalah Von Neumannarsitektur (digunakan, misalnya, dalam PC '), di mana ada satu ruang alamat untuk semua dan program biasanya kehabisan RAM, satu pengecualian adalah mereka biasanya harus memiliki setidaknya beberapa Flash atau ROM (disebut BIOS dalam PC) di ruang addrress prosesor untuk menjalankan rutin boot untuk memuat OS dari perangkat penyimpan massal atau jaringan ke dalam RAM. Z80 (dan sebagian besar mikroprosesor pada masanya) juga menggunakan arsitektur Von Neumann. Jadi seseorang harus memasukkan program dan data ke dalam 64 KB. Beberapa micros dengan arsitektur Von Neumann juga memetakan peripheralnya ke dalam ruang alamat 64K yang sama; yang lain menggunakan pengalamatan port terpisah.

Kembali ke bus eksternal, PIC32 saat ini (tetapi hanya dalam paket pemasangan di permukaan, karena jumlah pin) memiliki lebar "Parallel Master Port" (PMP) 8 atau 16-bit yang, ditambah dengan DMA, dapat mentransfer data bolak-balik secara otomatis antara RAM PIC dan RAM eksternal atau periferal. Namun ini tidak memungkinkan seseorang untuk mengakses memori eksternal secara langsung (di ruang alamat prosesor) atau menjalankan kode di sana. Keluarga PIC32MZ yang paling baru , terdaftar tetapi belum tersedia di Digi-Key, akan memiliki bus alamat eksternal sejati, hingga 2MB Flash, 1/2 MB RAM, dan berjalan pada 200 MHz.

PIC32MX250F128 berjalan pada 50 MHz, ada yang lain yang berjalan pada 80 MHz. Ini memiliki dua port UART serial; Anda akan memerlukan konverter level untuk menerjemahkannya ke sinyal RS232.

Karena itu dikemas sebagai DIP, dan dapat berjalan tanpa osilator eksternal, untuk memulai semua yang Anda butuhkan adalah catu daya 3.3.v, beberapa topi decoupling 0,1 μF dan papan tempat memotong roti. Anda bisa mendapatkan kompiler C dan IDE gratis dari Microchip.

Setelah Anda menjalankan dan menjalankan prosesor, Anda dapat menambahkan periferal seperti layar LCD, tombol (bahkan keyboard), dll.

Anda bisa mendapatkan PIC32MX lain dengan Flash hingga 512KB dan RAM 128KB, tetapi hanya dalam paket pemasangan di permukaan seperti TQFP dan VQFN yang mengharuskan Anda untuk menata PCB (Anda akan memiliki masalah yang sama dengan prosesor ARM juga).

Sementara saya secara luas setuju dengan @tcrosley, saya merasa berkewajiban untuk menunjukkan bahwa jika Anda benar - benar ingin menunjukkan kepada siswa lain bagaimana hal-hal bekerja "di belakang panggung" maka Anda harus mendapatkan papan FPGA (hanya membeli satu, jangan mencoba dan membuatnya ) dan pelajari cara membuat CPU dari awal menggunakan logika. Lihatlah ini sebagai titik awal yang baik.

Sudahkah Anda mempertimbangkan seri MC68000?

Ini adalah 16/32 bit CPU kecuali 68008 jalur data adalah 16 bit beberapa dari mereka dapat berjalan di 50 MHz dengan mudah dan ruang alamat 16 MB.

• Bus alamat eksternal jika kita membutuhkan lebih banyak RAM - ya dan hanya
• > 50 MHz - bisa
• 16 atau 32 bit - keduanya
• Tidak ada paket BGA / QFN - ya
• Tidak ada papan FPGA - tidak
• Antarmuka serial (?) Tidak, Anda harus membuatnya tetapi sangat mudah
• Tidak terlalu mahal karena kami memiliki anggaran terbatas - ya

Berikut ini dokumentasi lengkapnya: https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/MC68000UM.pdf