ZiLOGのZ80の上位互換16ビットマイクロプロセッサ(事実上の32ビットマイクロプロセッサ)の一つ。
3.3Vで10MHz、5Vで18MHzの2バージョンがある。
Z380最大の特徴は、32ビットアドレスバスである。Z80上位互換でありながら、32ビットマイクロプロセッサであることが、多に比類無い最大の特徴なのである。
これは、MMUでも、8086のような「セグメント:オフセット」でもない、完全にリニアな32ビット、4Giバイトのアドレス空間である。
また、I/Oポート空間も同様に4Giバイト存在する。この環境に対応するため、16/24ビットの相対ジャンプや、8/16/24ビットの相対CALL命令などが追加され、Z80で弱かったリロケータブルなプログラムを作れるようになった。
またレジスタはBC/DE/HL/IX/IYが32ビット化されていて、それにZ80と同様、裏レジスタがある。そしてこれが4バンクある。
レジスタの内容交換命令もEXXに加え、EXXX、EXXY、EXALL、EX XY,XY'、SWAPなどが用意されている。
互換性のため、ネイティブモードと拡張モードが存在する。
ネイティブモードではプログラムカウンタはFFFFHの次は0000HでありZ80と互換性があるが、拡張モードではプログラムカウンタはFFFFHの次は10000Hへと桁上がりする。
またネイティブモードであっても、拡張命令により、この64Kiバイトを超えたアドレスへアクセスすることができる。
拡張命令だが、Z80命令セットはあまり大胆な命令拡張の余地がない。
Z80ならば8080に対して「ED」や「CB」でエスケープしたが、Z380ではZ80に対して「ED」、「DD」、「FD」、「CB」、「ED-CB」、「DD-CB」、「FD-CB」でエスケープし、オペコードを拡張した。「DD」や「FD」がIX/IYの拡張以外にも使われている点は注目である。
従来の16ビットアドレッシングに、更に24/32ビットアドレッシングが加わっているため、アドレスが関わる命令は事実上3倍に増加することになるが、それを格納する余裕まではない。
そこでザイログは、この拡張をプリフィックスであるデコーダ・ディレクティブ(DDIR)命令によって解決させた。
IX/IYレジスタの8ビットアクセスが正式サポートされている点はZ180等に対する(ある種の)アドバンテージと言える。
一方で、Rレジスタは単なる汎用レジスタとなりリフレッシュレジスタのエミュレート機能を持たないので、乱数の種に使うことができない。
またZ280にあったコプロセッサ制御命令やシステム保護機能(特権機能)はZ380には存在しない。
Z280はパソコン用途も想定されていたようだが、Z380はあくまでも組み込み用としての用途が想定されているようである。