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Articulo de referencia

Texas Instruments TMS1000

Un microcontrolador TMS1000. El código de fecha de fabricación indica que se fabricó en 1979. Se presenta en un encapsulado de plástico de doble hilera de 28 pines. Microcontrol...

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Un microcontrolador TMS1000. El código de fecha de fabricación indica que se fabricó en 1979. Se presenta en un encapsulado de plástico de doble hilera de 28 pines.
Microcontrolador Texas Instruments TMS1100 dentro del juego electrónico Merlin de Parker Brothers .

El TMS1000 es una familia de microcontroladores introducida por Texas Instruments en 1974. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Combina una unidad central de procesamiento de 4 bits , memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio (RAM) y líneas de entrada/salida (E/S) como una "computadora en un chip" completa. Fue diseñado para sistemas embebidos en automóviles, electrodomésticos, juegos e instrumentos de medición. Fue el primer microcontrolador comercial de propósito general y de alto volumen . [ 4 ] En 1974, los chips de esta familia se podían comprar al por mayor por alrededor de $2 cada uno. [ 5 ] Para 1979, se vendían aproximadamente 26 millones de piezas de esta familia cada año. [ 6 ]

El TMS 1000 se utiliza en el juguete educativo Speak & Spell de Texas Instruments , [ 5 ] el vehículo de juguete programable Big Trak y en el juego electrónico Simon . [ 7 ]

Historia

Serie TMS 0100

Según la Institución Smithsoniana , los ingenieros de TI, Gary Boone y Michael Cochran, lograron crear el primer microcontrolador en 1971. El TMS1802NC era un microcontrolador de un solo chip que se anunció el 17 de septiembre de 1971 e implementaba una calculadora de cuatro funciones. A pesar de su denominación, el TMS1802NC no formaba parte de la serie TMS 1000; posteriormente se le cambió el nombre a TMS0102 como parte de la serie TMS 0100, [ 8 ] que se utilizó en la calculadora TI Datamath y en la calculadora Sinclair Executive . [ 9 ]

Serie TMS 1000

El chip de un TMS1000C, una variante posterior del TMS1000 que utiliza lógica CMOS.
TMS1099. Versión sin ROM del TMS1000 utilizada para la creación de prototipos y el desarrollo de software.

La serie TMS 1000 posterior salió al mercado en 1974. TI hizo hincapié en el TMS 1000 de 4 bits para su uso en aplicaciones embebidas preprogramadas. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Un ordenador en un chip integra el núcleo del microprocesador (CPU), la memoria y las líneas de entrada/salida (E/S) en un solo chip . La patente del ordenador en un chip, denominada en su momento "patente de microordenador" ( patente estadounidense 4.074.351 ), fue concedida a Gary Boone y Michael J. Cochran de Texas Instruments (TI). Aparte de esta patente, el término estándar para microordenador se refiere a un ordenador que utiliza uno o más microprocesadores como CPU, mientras que el concepto definido en la patente se asemeja más al de un microcontrolador.

Descripción

La familia TMS1000 incluyó variantes tanto en la lógica PMOS original como en NMOS y CMOS . Las variaciones del producto incluían diferentes tamaños de ROM y RAM, diferentes cantidades de E/S y versiones sin ROM destinadas al desarrollo o al uso con ROM externa. El TMS1000 original tenía 1024 x 8 bits de ROM, 64 x 4 bits de RAM y 23 líneas de entrada/salida.

La familia TMS1000 utilizaba ROM programada mediante máscara . Una vez que el usuario disponía de un programa depurado y listo para su uso en producción, lo enviaba a Texas Instruments, que fabricaba una máscara especial para programar la ROM integrada en el chip. La ROM no podía modificarse en el campo; su contenido quedaba fijo gracias a los patrones grabados en el chip por el fabricante. Si bien este proceso tenía un coste inicial elevado, el coste de producción por unidad era bajo, lo que lo hacía adecuado para productos de gran volumen (por ejemplo, más de unos pocos miles de unidades vendidas al año).

Todas las rutas de datos internas del procesador tenían un ancho de 4 bits. La ROM de programa y la RAM de datos se direccionaban por separado, como en una arquitectura Harvard ; esto se convirtió en una característica típica de los microcontroladores de muchos otros fabricantes.

La ALU contaba con un indicador de acarreo para señalar desbordamientos y facilitar la aritmética de precisión múltiple. La memoria RAM integrada se direccionaba mediante los registros X e Y, donde Y tenía 4 bits y X tenía 2 o 3 bits, dependiendo del tamaño de la RAM del chip. El contador de programa tenía 6 bits de ancho, con registros de "página" y "capítulo" para direccionar hasta 2  KB de memoria ROM de programa.

No se proporcionó pila, pero sí un registro para almacenar el contador de programa y el indicador de acarreo, lo que permitía un nivel de subrutina (algunos miembros de la familia permitían dos o tres niveles). No se proporcionó ninguna función de interrupción.

Algunos modelos tenían tan solo 4 líneas de E/S porque no tenían ROM integrada y se necesitaba un número limitado de pines del encapsulado para acceder a la memoria de programa externa. Una versión tenía salidas especiales para controlar una pantalla fluorescente de vacío y una matriz lógica programable útil para controlar pantallas de siete segmentos . Se proporcionaban cuatro líneas de entrada para funciones como la detección de pulsaciones de teclado, y un número variable de líneas de salida para controlar dispositivos externos o para escanear las filas de un circuito de matriz de teclado .

Diagrama de pines del chip DIP TMS1000 de Texas Instruments

Las versiones PMOS funcionaban con -9 o -15 voltios y consumían alrededor de 6 mA. Por lo tanto, los niveles lógicos de salida no eran compatibles con la lógica TTL . Los componentes NMOS y CMOS funcionaban con +5 voltios, al estilo TTL, y podían interoperar con lógica de 5 voltios.

Los conjuntos de instrucciones variaban ligeramente según el modelo: el conjunto básico incluía 43 instrucciones y algunos modelos de la misma familia contaban con 54; las instrucciones tenían una longitud de 8 bits. Se proporcionaban instrucciones aritméticas BCD , pero no había instrucciones disponibles para las operaciones lógicas AND u OR de registros.

Cada instrucción tardaba entre 10 y 15 microsegundos en ejecutarse en los componentes NMOS y PMOS, pero algunos componentes CMOS podían funcionar a tan solo 6 microsegundos. El oscilador interno proporcionaba una velocidad de reloj efectiva de aproximadamente 0,3 megahercios.

Los componentes TMS1000 se presentaban en encapsulados duales en línea de orificio pasante con 28 o 40 pines, aunque algunos modelos para prototipos utilizaban encapsulados de 64 pines. Todas las versiones tenían un rango de temperatura de 0 a 70 grados centígrados.

Dado que estos fueron concebidos como sistemas embebidos de un solo chip, no se fabricaron chips de soporte especiales (como UART ) específicamente en la familia TMS 1000. [ 15 ]

Referencias

  1. ↑ Texas Instruments (2006). "Historia de Texas Instruments en la década de 1970" . Archivado del original el 18 de enero de 2006. 1974: Presenta el microordenador de un chip TMS1000.
  2. ↑ Texas Instruments (2005). "Microcomputadoras de un solo chip TMS 1000" . Archivado del original el 13 de febrero de 2005.Este es el anuncio original de Texas Instruments de 1974 sobre la familia TMS1000.
  3. ↑ Siewiorek, Daniel P.; Bell, C. Gordon; Newell, Allen, eds. (1982). «Parte 3: Clases de computadoras, Sección 1: Microcomputadoras monolíticas» . Estructuras de computadoras: Principios y ejemplos . McGraw-Hill. pág . 583. ISBN  0-07-057302-6. Consultado el 8 de noviembre de 2017. El TMS1000 se introdujo en 1974 y se utilizó en la calculadora SR-16.
  4. ↑ 1974: Se anuncia la familia de microcontroladores de propósito general (Museo de Historia de la Computación)
  5. 1 2 Zurawski, Richard (2009). Manual de sistemas embebidos: Diseño y verificación de sistemas embebidos (2.ª ed.). CRC Press. págs. 12–13 . ISBN   978-1439807637.
  6. ↑ Morton Jr., David L.; Gabriel, Joseph (2007). Electronics: The Life Story of a Technology . JHU Press. p. 113. ISBN  978-0801887734.
  7. ↑ Austin, Michael (2016). «Cap. 1». Videojuegos musicales: rendimiento, política y juego . Bloomsbury Publishing. ISBN 978-1501308505.
  8. ↑ Chips para calculadoras de Texas Instruments (Información técnica de la calculadora)
  9. ↑ "La llegada de la "calculadora en un chip" .
  10. ↑ Seitz, Frederick; Einspruch, Norman G. (1998). Electronic Genie: The Tangled History of Silicon . University of Illinois Press. p. 229. ISBN  0252023838."El genio electrónico: La intrincada historia del silicio" , Frederick Seitz, Norman G. Einspruch, Universidad de Illinois
  11. ↑ Patente estadounidense n.º 4.074.351 (TMS1802NC).
  12. ↑ Shirriff, Ken (30 de agosto de 2016). "La sorprendente historia de los primeros microprocesadores" . IEEE Spectrum . 53 (9): 48– 54. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7551353 . S2CID 32003640 . 
  13. ↑ Augarten, Stan (1983). El ordenador en un chip más utilizado: el TMS 1000. New Haven y Nueva York: Ticknor & Fields. ISBN 0-89919-195-9Archivado del original el 17 de febrero de 2010. Consultado el 23 de diciembre de 2009 .
  14. ↑ "TEXAS INSTRUMENTS ANUNCIA CALCULADORA ESTÁNDAR EN UN CHIP" (Comunicado de prensa). Texas Instruments. 19 de septiembre de 1971. Archivado del original el 18 de febrero de 2006.
  15. ↑ Money, SA (2014). Microprocessor Data Book (2.ª ed.). Academic Press. págs. 35–37 . ISBN   978-1483268705.

Lecturas adicionales

  • El personal de ingeniería de Texas Instruments Incorporated, Grupo de Semiconductores (1975). Microcomputadoras de un solo chip MOS/LSI de la serie TMS 1000 (PDF) .
  • — (1975). Microcomputadoras de un solo chip MOS/LSI de la serie TMS 1000: Manual de referencia del programador (PDF) .
  • — (diciembre de 1976). Manual de datos de la serie TMS 1000 (PDF) .
  • Shirriff, Ken (noviembre de 2020). "Ingeniería inversa del almacenamiento RAM en los primeros chips de calculadoras de Texas Instruments" .
  • OpenCores (agosto de 2021). "Implementación en Verilog del chip TMS1000" .