Nel 2026 spunta un nuovo sistema operativo per Z80: perché stupisce

Una CPU a 8 bit progettata nella seconda metà degli anni ’70 è ancora oggi al centro di nuovi progetti software. Lo Zilog Z80 nasce nel 1976 per iniziativa di Federico Faggin, ingegnere italiano già noto per il ruolo chiave nello sviluppo dei microprocessori Intel 4004 e 8080. Dopo aver lasciato Intel nel 1974 per fondare Zilog, Faggin aveva un obiettivo preciso: superare i limiti della CPU 8080, che richiedeva numerosi chip di supporto e presentava vincoli tecnici nella gestione delle interruzioni e dei registri.

Il lavoro sullo Z80 rispondeva quindi a esigenze concrete: integrare più funzionalità direttamente nella CPU, ridurre il numero di componenti necessari e offrire un set di istruzioni più ricco. Il risultato fu un processore compatibile a livello binario con l’8080 ma più avanzato, dotato di registri duplicati, nuove istruzioni per la gestione dei blocchi di memoria e una gestione delle interrupt più flessibile. Faggin progettò lo Z80 per semplificare la vita agli sviluppatori e ridurre i costi dei sistemi basati su microprocessore.

Non sorprende quindi che lo Z80 abbia dominato una fase intera della microinformatica: sistemi basati su CP/M, home computer come ZX Spectrum e numerosi terminali industriali lo hanno adottato per anni. A distanza di quasi mezzo secolo, la comunità continua a sviluppare software nativo con un obiettivo preciso: tornare a un controllo diretto della macchina, senza livelli intermedi opachi.

NostOS, nuovo sistema operativo per Z80

Tra i progetti più interessanti emerge NostOS, acronimo di Nostalgia Operating System, progettato per essere utilizzato con la piattaforma modulare RC2014, un sistema hardware componibile basato su moduli intercambiabili per computer a 8 bit.

Non si tratta di un semplice clone di sistemi storici, ma di un’implementazione completamente nuova, progettata per gestire hardware reale. L’autore vuole dimostrare che anche su architetture estremamente limitate (per i giorni nostri) dal punto di vista hardware si può costruire un sistema coerente, estendibile e tecnicamente elegante.

Architettura del sistema e struttura del kernel

NostOS è progettato specificamente per sistemi che utilizzano ROM (memoria a sola lettura, cioè non modificabile durante l’uso), con particolare cura nel garantire il corretto funzionamento anche su configurazioni che non dispongono di mapper hardware, ovvero componenti dedicati alla gestione avanzata della memoria e alla suddivisione degli indirizzi. Il kernel è collocato nella parte bassa della memoria, sfruttando il fatto che lo Z80 utilizza vettori di interrupt in indirizzi fissi: in questo modo, le routine critiche risultano immediatamente accessibili già in fase di boot.

Il nucleo del sistema occupa circa 16 KB in modo tale da lasciare spazio sufficiente per estensioni e programmi utente senza saturare l’intero spazio indirizzabile.

Sopra questo blocco risiedono le estensioni caricabili, mentre la memoria dinamica per le applicazioni cresce verso l’alto. Lo stack, come da tradizione, cresce verso il basso partendo dal limite superiore.

In pratica, la gestione della memoria resta interamente manuale. Non esistono meccanismi di protezione o isolamento: ogni componente deve rispettare rigorosamente i limiti assegnati. È una disciplina che ricorda lo sviluppo embedded puro, dove un errore aveva come conseguenza la corruzione immediata dello stato.

Sottosistema storage e file system minimale

Il sistema proposto da NostOS gestisce più tipologie di storage attraverso un’interfaccia uniforme. Distingue chiaramente tre unità principali: un disco ROM per gli strumenti di sistema, un disco RAM volatile e un’unità floppy gestita tramite controller Western Digital 37C65.

I blocchi dati sono organizzati in unità da 512 byte, una dimensione che rappresenta un buon compromesso tra efficienza e semplicità. Il file system non implementa strutture complesse bensì privilegia invece la leggibilità e la prevedibilità.

Strumenti come il comando sum permettono di verificare l’integrità dei file, mentre un dump esadecimale integrato consente l’ispezione diretta dei dati. L’utente ha così subito accesso a strumenti che nei sistemi moderni richiederebbero software esterni.

Ambiente di sviluppo e compatibilità software

NostOS offre un set di chiamate di sistema che permette lo sviluppo di applicazioni native. Non si tratta di un ambiente improvvisato: esistono porting funzionanti di giochi e programmi classici, tra cui Tetris e versioni di Game of Life.

Il sistema supporta linguaggi come BASIC, Forth e assembler. È disponibile anche un debugger integrato, con una sintassi che richiama strumenti DOS: permette di ispezionare registri, memoria e flusso di esecuzione in modo diretto.

Interessante la presenza di un software storico portato sulla piattaforma: Zork. Essendo un’avventura testuale basata su parsing del linguaggio naturale e gestione dinamica dello stato di gioco, richiede un uso intensivo di memoria, input/output e file system.

Far girare Zork su NostOS significa dimostrare che il sistema è in grado di gestire applicazioni non banali: caricamento di dati strutturati, interazione continua con l’utente, parsing di comandi testuali e accesso a storage persistente.

Perché sviluppare oggi per Z80?

La domanda sorge spontanea: perché investire tempo e risorse su una piattaforma così limitata? La risposta non è solo nostalgica. Lavorare con Z80 costringe a confrontarsi con i concetti fondamentali della programmazione: gestione diretta della memoria, ottimizzazione dei cicli CPU, scrittura in assembly Z80 senza astrazioni pesanti.

Per chi si occupa di sicurezza o di sistemi embedded, l’esperienza ha un valore concreto: il codice che gira su Z80 è interamente leggibile e verificabile; non ci sono milioni di righe di dipendenze. Il punto è che si può comprendere ogni istruzione eseguita, cosa ormai rara nel software moderno.

Vedere nascere un nuovo sistema operativo per Z80 nel 2026 non è solo una curiosità tecnica. È un promemoria: la complessità del software non è qualcosa di inevitabile e a volte, ridurre tutto all’essenziale permette di capire davvero come funziona una macchina.

Credit immagine in apertura: Dr. Scott M. Baker. Rappresenta un computer basato su Z80, ACIA (interfaccia seriale per comunicazione dati), VFD (display a fluorescenza per output visivo), floppy, compact flash e speech synthesizer (modulo per generare voce artificiale).