Как в Z80 использовать регистр I в качестве порта вывода

[barsik]

не наблюдается существенного выигрыша

Вы не учитываете того, что регистр I внутренний и потому доступен для чтения, что очень важно для диспетчера памяти (да и регистра режима экрана тоже). Если регистр диспетчера памяти сделан традиционно, то надо добавлять и порт ввода для считывания. С невозможностью считывать порт F9, все сталкивались в ОРИОНЕ, отчего п/п-ммы ПЗУ для вывода на экран можно вызывать только из банки 0. Прерывание в MODE 2 не важно, если в ЭВМ с адреса 0 стоИт ОЗУ, а не ПЗУ.

вывод по EI/DI в КР580 хоть и однобитный, но это внутренний триггер процессора с готовой ножкой на корпусе

ЛЛ1 можно заменить двумя диодами, а один триггер на звук - это немного. В простейшем контроллере в качестве чип-селектов ради экономии (дешифратора ИД7 для ОЗУ, ПЗУ и портов) используются сами адреса CPU. Отчего деталей - минимум, кроме БИС всего 2 корпуса логики. Если же использовать "electrically erasable and programmable ROM", что имеют программный интерфейс как обычное ОЗУ, но заменяют одновременно ОЗУ и ПЗУ, число деталей сокращается до - Z80, ОЗУ&ПЗУ, порт ввода и порт вывода (или ВВ55) и 2 корпуса логики для формирования упр.сигналов.