Kurz erklärt · Retro & DDR-Heimcomputer
Der Z80 ist ein 8-Bit-Mikroprozessor, der 1976 auf den Markt kam und in vielen Heimcomputern und Spielautomaten steckte. In der DDR wurde er als U880 nachgebaut, etwa für den Robotron Z9001.
Auch: Z80-Prozessor, Z80-CPU, Z 80, Z80A, Z80 microprocessor
Was ist der Z80?
Der Z80 ist ein Mikroprozessor, also das Rechenwerk eines Computers auf einem einzigen Chip. Er kam im März 1976 auf den Markt und war so gebaut, dass Programme für einen etwas älteren, weit verbreiteten 8-Bit-Prozessor meist unverändert darauf liefen. Gleichzeitig brachte er viele neue Befehle mit.
Der Z80 gehört zu den 8-Bit-Prozessoren: Er verarbeitet pro Rechenschritt ein Byte, also 8 Bit. Adressen sind dagegen 16 Bit breit – deshalb kann er 65 536 Speicherzellen ansprechen, genau 64 KB. Er wurde zum am weitesten verbreiteten 8-Bit-Hauptprozessor überhaupt.
Der Z80 steckte in Spielautomaten, in vielen Heimcomputern der späten 1970er- und 1980er-Jahre und diente später auch als Soundprozessor. In CMOS-Technik war er noch bis 2024 lieferbar.
Wie arbeitet der Z80?
Ein Prozessor arbeitet einen Befehl nach dem anderen ab: Befehl aus dem Speicher holen, entschlüsseln, ausführen, dann der nächste. Jeder Befehl ist eine Zahl aus einem bis vier Bytes. Gerechnet wird in kleinen Speicherplätzen im Chip, den Registern:
- A (Akkumulator): das wichtigste Rechenregister, 8 Bit breit; daneben F mit den Merkern, etwa für Überlauf oder Null.
- B, C, D, E, H, L: weitere 8-Bit-Register, die sich paarweise zu 16 Bit verbinden lassen (BC, DE, HL) – praktisch für Speicheradressen.
- IX und IY: zwei 16-Bit-Indexregister, gut für Tabellen und Datenblöcke.
- SP und PC: Stapelzeiger und Befehlszähler; der Befehlszähler zeigt immer auf den nächsten Befehl.
- Zweiter Registersatz: eine Kopie der Hauptregister, zwischen der der Prozessor sehr schnell umschalten kann.
Die Animation oben zeigt zwei echte Befehle: Die Bytes 3E 05 bedeuten „lade 5 in A“, C6 03 heißt „addiere 3 zu A“. Danach steht im Register A die 8, binär 0000 1000. Lesbar aufgeschrieben wird derselbe Code in Assembler: LD A,5 und ADD A,3.
Dazu kommen Blockbefehle, die ganze Speicherbereiche mit einem einzigen Befehl kopieren oder durchsuchen, etwa LDIR. Einfache Befehle brauchen vier Takte.
Wie schnell ist der Z80?
| Fassung | Takt |
|---|---|
| Z80 (Original) | 2,5 MHz |
| Z80A | 4 MHz |
| Z80B | 6 MHz |
| Z80H | 8 MHz |
| CMOS-Varianten | bis 20 MHz |
| U880 im Robotron Z9001 | 2,46 MHz |
2,46 MHz klingt nach wenig, und es ist wenig: Ein heutiger Prozessor schafft in derselben Zeit ein Vielfaches. Wer auf dem Z80 Spiele schreibt, muss deshalb jeden Takt und jedes Byte im Blick behalten.
Was ist der U880?
Der U880 ist ein nicht lizenzierter Nachbau des Z80 aus der DDR. Hergestellt wurde er ab 1980 im VEB Funkwerk Erfurt, das 1983 in VEB Mikroelektronik „Karl Marx“ Erfurt umbenannt wurde. Die Unterschiede zum Original beschränken sich auf winzige Details, Z80-Programme laufen darauf praktisch gleich.
Der U880 war in der DDR der Allzweckprozessor schlechthin: Er steckte in Bürocomputern, Lern- und Schachcomputern und in Heimcomputern wie dem Robotron Z9001, dem KC 87 und den KC 85/2 bis KC 85/4 aus Mühlhausen. Vor 1990 war er der einzige Z80-kompatible Prozessor im gesamten RGW, dem Wirtschaftsraum der damaligen Ostblockstaaten.
Der Z80 heute: Retro-Spiele und Emulation
Weil Z80 und U880 dieselben Befehle verstehen, laufen neue Programme in Z80-Assembler auch auf alten DDR-Rechnern. Genau so sind die 17 Spiele für den Robotron Z9001 auf Player 0o5 entstanden. Im Browser führt eine Nachbildung des Rechners, ein Emulator, ihren Maschinencode aus – Befehl für Befehl wie auf dem Original.
Tipp: Wer verstehen will, wie Prozessoren grundsätzlich arbeiten, ist mit dem Z80 gut bedient: überschaubar viele Register, gut dokumentierte Befehle und viele Emulatoren zum gefahrlosen Ausprobieren.
Z80 in Spielen auf Player 0o5
Duum Z9001
Duum Z9001 ist reiner Z80-Maschinencode: 27 517 Byte gepackt. Es lädt ab Adresse 0300h, entpackt sich selbst und nutzt dann den Speicher bis BFFFh – daraus rechnet der U880 eine 3D-Ansicht aus Textzeichen.
Kosmos Z9001
Kosmos Z9001 berechnet mit dem Z80-Befehlssatz echte 3D-Drahtgitter für Schiffe, Planeten und Stationen. Im freien Raum schafft das Original bis zu 16 Bilder pro Sekunde.
Hüpf Z9001
Hüpf Z9001 bringt 16 Level, Endgegner, Musik, Vorspann und Abspann in rund 26 KB Z80-Maschinencode unter; die Spiellogik läuft fest mit 37,5 Takten pro Sekunde.
Steine Z9001
Steine Z9001 ist in reinem Z80-Assembler geschrieben und läuft auf Z9001, KC 85/1 und KC 87 mit 48 KB RAM – im Browser in einer Nachbildung des Rechners.
Häufige Fragen zu Z80
Ist der Z80 ein 8-Bit- oder ein 16-Bit-Prozessor?
Der Z80 ist ein 8-Bit-Prozessor: Er rechnet mit 8 Bit breiten Zahlen. Einige Register lassen sich aber zu 16 Bit koppeln, und Adressen sind 16 Bit breit, was 64 KB Speicher ergibt.
Was ist der Unterschied zwischen Z80 und U880?
Der U880 ist ein in Erfurt gebauter DDR-Nachbau des Z80. Er führt dieselben Befehle aus und unterscheidet sich nur in winzigen Details, sodass Z80-Programme darauf laufen.
Wie schnell ist ein Z80?
Die ersten Z80 liefen mit 2,5 MHz, spätere Fassungen mit 4, 6 oder 8 MHz. Der U880 im Robotron Z9001 arbeitet mit 2,46 MHz; einfache Befehle brauchen vier Takte.
Wird der Z80 noch hergestellt?
Die klassische Z80-Reihe war in CMOS-Technik bis 2024 lieferbar. Programme für den Z80 laufen heute vor allem in Emulatoren weiter, etwa die Z9001-Spiele auf Player 0o5 im Browser.
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