与许多首创的设备一样，德州仪器(TI) TMS0100计算器芯片家族是一个狭义的微控制器，主要用于制造计算器。然而，TMS0100家族中的第一个芯片，最初称为TM1802NC，后来重新命名为TMS0102，包含了微控制器所需的一切:CPU, RAM, ROM和I/O。当然，这是一个专门的微控制器。它的I/O是特定于应用程序的，被设计成连接到矩阵键盘和七段显示器上。尽管如此，TMS1802NC是一个微控制器。
最初由TI的Gary Boone和Daniel Baudouin构想，然后由Boone和Michael Cochran实施，TI于1972年9月20日推出了TMS0100系列，这些芯片迅速占领了计算器市场。TI突然有了一个全新的世界要征服。该公司很快意识到，如果这种可编程硅能够被设计得足够通用，它就可以用同样的可编程硅服务多个市场。德州仪器应用了它从最初的可编程计算器芯片的设备系列中学到的东西，生产了它的第一个通用微控制器系列，TMS1000系列，它于1974年发布。
TMS1000微控制器家族与TMS0100可编程计算器家族有一些相似之处，但也有很多不同之处。这两种设备都有4位cpu和哈佛架构，哈佛架构为RAM和ROM提供了单独的地址空间。哈佛架构在早期的微控制器设计中很常见，因为它们简化了微控制器的RAM、ROM、地址解码器和数据总线的设计。然而，在我看来，哈佛的体系结构使程序员的生活变得复杂，他们必须跟踪两个不同的地址空间，并且必须经常设计将数据从ROM移动到RAM的方法。(幸运的是，没有必要将数据从RAM移动到ROM。数据不会完成这个过程。你不能成功地写入一个掩码ROM。)
第一个TMS1000微控制器有一个1kbyte的ROM，组织为1024个8位字，而不是TMS0102的3250位ROM，组织为320个11位字。因此，TMS0100和TMS1000系列分别从不兼容的11位和8位指令集开始。类似地，TMS0102的182位串行RAM保存了三个BCD(二进制编码十进制)格式的13位数字和13个二进制标志，而TMS1000微控制器有一个256位RAM，组织为64个4位字。
根据TMS1000文档，存储在RAM中的64个4位字“被方便地分组为4个16位字的文件，由一个2位寄存器寻址。”根据我的经验，在编写类似的微控制器架构时(将在本系列后面讨论)，将您的小RAM地址空间进一步分割为16个字的块并不方便，除非您正在编写一个16个条目的循环缓冲区。就像许多微控制器设计团队将整个cpu与RAM、ROM和I/O电路一起塞到早期半导体芯片上的设计妥协一样，我敢打赌，这种特定的设计选择使TMS1000微控制器的硬件设计更简单、更小，通常牺牲程序员的便捷性来换取硬件设计的便捷性。
与TMS0100计算器芯片系列不同的是，TMS1000微控制器具有通用I/O引脚，至少在名义上是这样的。四个输入引脚(K1, K2, K4和K8)可以用一条指令作为一组读取。输出引脚更加复杂。最初的TMS1000微控制器有11个“R”输出(R0到R10)和8个“O”输出(O0到O7)。“R”输出被单独设置和清除。“O”输出由一个掩模编程PLA控制，并由一个5位锁存器驱动。锁存器中的四个位可以通过一条指令来设置，该指令将数据直接从TMS1000的累加器移动到锁存器。第五个输出位来自ALU的状态锁存器。使用PLA将5位输出锁存扩展为8个输出引脚，让人想起TMS1000作为计算器芯片后代的遗产，该芯片被设计用于驱动七段显示器。
在他的许多成就中，亚当·奥斯本在他的书中记录了早期的微处理器和微控制器微型计算机概论，出版于1978年。在对TMS1000的描述中，奥斯本似乎更多地关注了微控制器的局限性:
“TMS1000系列微型计算机是单芯片设备的事实有许多次要的、不明显的影响。最重要的是，没有所谓的辅助设备。1024或2048字节的ROM [TMS1200微控制器有2Kbytes的ROM]代表了将出现的程序内存的确切数量;不能多也不能少。类似地，64或128个RAM(一个nibble是一个4位字)不能扩展。直接内存访问逻辑不存在——而且它的存在无论如何都没有什么意义;由于可用的RAM和ROM总量很小，根本没有机会在足够长的时间内传输数据块以保证绕过CPU。
“同样，中断在TMS1000微型计算机中也只有边际价值。考虑到可用的程序内存数量很少，而且程序包的成本很低，仅仅让微机执行多个任务就很难证明中断逻辑的复杂性是合理的。”
对我来说，奥斯本的话表明，许多人(可能包括奥斯本)在1978年出版那本书时，并没有清楚地了解微控制器和微处理器之间的区别，当时距离TI首次宣布TMS1000家族已经过去了四年。然而，许多人确实理解其中的区别，因为据报道，到1979年，德州仪器每年生产数千万个TMS1000零件，他们以2美元或3美元的价格大批量销售TMS1000。TMS1000的低单位成本是可能的，部分原因是TI将该器件封装在廉价的28针塑料DIP中。
TI提供了低成本的TMS1000微控制器，采用廉价的28针塑料DIP。
图片来源:Antonio Martí Campoy，维基共享资源
TI通过在自己的一些消费产品中使用TMS1000微控制器家族成员来吃自己的狗粮，包括传奇的TI Speak & Spell游戏和SR-16“电子计算尺”计算器。
TI使用自己的TMS1000微控制器创建了TI Speak & Spell。图片来源:FozzTexx, Wikimedia Commons
发明家、游戏设计师、“家庭视频游戏机之父”拉尔夫·贝尔意识到他可以用微控制器创造出价格低廉的电子游戏，并将TMS1000集成到有史以来最成功的掌上电子游戏之一——米尔顿·布拉德利(Milton Bradley)于1978年推出的《西蒙》(Simon)中。如今，每个人都在手机上玩手持游戏，但在当时，这些游戏需要专用的硬件。
米尔顿·布拉德利(Milton Bradley)的手持电子游戏《西蒙》(Simon)是一款早期产品，采用了TI的TMS1000微控制器。
图片来源:shritword, Wikimedia Commons
帕克兄弟在1978年发布了基于TMS1000微控制器的手持梅林电子游戏，一年后，米尔顿·布拉德利使用TMS1000微控制器作为其Big Trak的可编程大脑，这是一种未来的6轮坦克状车辆，可以通过嵌入在玩具背后的膜键盘预先编程，沿着特定的路径前进。Big Trak可以执行输入键盘的16个命令序列，这似乎与Logo编程语言中的海龟图形密切相关，该语言由Wally Feurzeig、Seymour Papert和Cynthia Solomon在马萨诸塞州剑桥市一家名为Bolt, Beranek and Newman的研究公司于1967年开发。
米尔顿·布拉德利在玩具车Big Trak中使用了TMS1000微控制器。图片来源:Martin Ling, Wikimedia Commons
美泰公司在1977年推出了一款非常成功的电子足球游戏。它是基于Rockwell计算器芯片，但世界各地的公司都克隆了这款游戏，香港一家名为Conic的游戏制造商似乎在其克隆游戏中使用了TMS1000微控制器而不是计算器芯片。开源游戏模拟器MAME (Multiple Arcade Machine emulator)仍然可以运行《Conic’s Football》的TMS1000 ROM代码。
在他的书“国家的艺术”中，作者Stan Augarten指出，TMS1000被用于计算器、玩具、游戏、电器、防盗报警器、影印机和自动点唱机。Augarten在他对TMS1000的描述中写道:“与任何集成电路一样，TMS1000帮助每个人都能获得现代电子产品的强大功能。”
我怀疑还有无数未登记的TMS1000家族应用程序存在。对于第二大微控制器家族来说，这是一个相当成功的故事和遗产，并证明了基本单片微控制器概念的真正通用性质。在1974年TI推出TMS1000之后，来自其他半导体厂商的新微控制器将以快速而疯狂的速度推出，这将在本历史系列的后续文章中讨论。
参考文献
微型计算机导论第2卷:一些真正的微处理器，亚当·奥斯本和格里·凯恩，1978年。
《技术现状:集成电路的摄影历史》，斯坦·奥加滕，1983年。
