Архитектура процессора

Микропроцессорное устройство является синонимом центрального процессора, процессора, используемого в традиционном компьютере. Микропроцессор (MPU) действует как устройство или группа устройств, которые выполняют следующие задачи.

  • общаться с периферийными устройствами
  • предоставить сигнал синхронизации
  • прямой поток данных
  • выполнять задачи компьютера, как указано в инструкциях в памяти

8085 Микропроцессор

Микропроцессор 8085 - это 8-битный микропроцессор общего назначения, способный обрабатывать 64 КБ памяти. Этот процессор имеет сорок контактов, требует одного источника питания +5 В и однофазной тактовой частоты 3 МГц.

Блок-схема

8080 Микропроцессорная блок-схема

ALU

АЛУ выполняют вычислительную функцию микропроцессора. Он включает в себя аккумулятор, временный регистр, арифметическую и логическую схему и пять флагов. Результат сохраняется в аккумуляторе и флажках.

Блок-схема

ALU

аккумуляторный

Это 8-битный регистр, который является частью ALU. Этот регистр используется для хранения 8-битных данных и выполнения арифметических и логических операций. Результат операции сохраняется в аккумуляторе.

схема

аккумуляторный

Флаги

Флаги программируются. Они могут быть использованы для хранения и передачи данных из регистров с помощью инструкции. АЛУ включает в себя пять триггеров, которые устанавливаются и сбрасываются в соответствии с состоянием данных в аккумуляторе и других регистрах.

  • Флаг S (знак) - после выполнения арифметической операции, если бит D 7 результата равен 1, флаг знака устанавливается. Используется для подписанного номера. В данном байте, если D 7 равен 1, это означает отрицательное число. Если это ноль, значит, это положительное число.

  • Флаг Z (Ноль) - Флаг нуля устанавливается, если результат операции АЛУ равен 0.

  • Флаг AC (вспомогательной переноски ) - в арифметической операции, когда перенос генерируется цифрой D3 и передается в цифру D 4 , устанавливается флажок AC. Этот флаг используется только для внутренней операции BCD.

  • Флаг P (Parity) - после арифметической или логической операции, если результат имеет четное число 1 с, флаг устанавливается. Если он имеет нечетное число 1 с, флаг сбрасывается.

  • Флаг C (перенос) - если результат арифметической операции находится в переносе, устанавливается флаг переноса, в противном случае он сбрасывается.

Раздел регистрации

Это в основном устройство хранения и передает данные из регистров с помощью инструкций.

  • Указатель стека (SP) - Указатель стека также является 16-разрядным регистром, который используется в качестве указателя памяти. Он указывает на место в памяти для чтения / записи, известное как стек. В промежутке между выполнением программы иногда могут храниться данные в стеке. Начало стека определяется путем загрузки 16-битного адреса в указатель стека.

  • Программный счетчик (ПК) - этот 16-битный регистр имеет дело с четвертой операцией для последовательности выполнения команды. Этот регистр также является указателем памяти. Память имеет 16-битный адрес. Он используется для хранения адреса выполнения. Функция счетчика программы состоит в том, чтобы указывать на адрес памяти, с которого следует извлечь следующий байт.

  • Регистры хранения - эти регистры хранят 8-битные данные во время выполнения программы. Эти регистры обозначены как B, C, D, E, H, L. Их можно объединить в виде пары регистров BC, DE и HL для выполнения некоторых 16-битных операций.

Секция времени и контроля

Это устройство отвечает за синхронизацию работы микропроцессора в соответствии с тактовым импульсом и генерацию сигналов управления, необходимых для бесперебойной связи между микропроцессором и периферийными устройствами. Сигналы RD bar и WR bar являются синхронными импульсами, которые указывают, доступны ли данные на шине данных или нет. Блок управления отвечает за управление потоком данных между микропроцессором, памятью и периферийными устройствами.

ПИН-схема

ПИН-схема

Весь сигнал можно классифицировать на шесть групп

SN группа Описание
1 Адресная шина

Микропроцессор 8085 имеет 8 сигнальных линий, A 15 - A 8, которые являются однонаправленными и используются в качестве адресной шины высокого порядка.

2 Шина данных

Сигнальная линия AD7 - AD0 является двунаправленной для двойного назначения. Они используются как адресная шина низкого порядка, а также шина данных.

3 Управляющий сигнал и сигнал состояния

Контрольный сигнал

RD bar - это сигнал управления считыванием (активный низкий уровень). Если он активен, то память считывает данные.

WR bar - это сигнал управления записью (активный низкий уровень). Он активен при записи в выбранную память.

Сигнал состояния

ALU (Address Latch Enable) - когда ALU высокий. Микропроцессор 8085 использует адресную шину. Когда АЛУ низкий. Микропроцессор 8085 использует шину данных.

Панель ввода / вывода - это сигнал состояния, используемый для различения операций ввода / вывода и операций с памятью. Когда он высокий, это указывает на операцию ввода-вывода, а когда он низкий, это указывает на работу памяти.

S 1 и S 0 - эти сигналы состояния, аналогичные входам / выходам и панели памяти, могут идентифицировать различные операции, но они редко используются в небольших системах.

4 Источник питания и частота сигнала

V cc - + 5 В блок питания.

V ss - наземная ссылка.

X, X - Кристалл соединен на этих двух выводах. Частота внутренне делится на две работающие системы на 3 МГц, кристалл должен иметь частоту 6 МГц.

CLK out - этот сигнал можно использовать в качестве системных часов для других устройств.

5 Внешне инициированный сигнал

INTR (i / p) - запрос прерывания.

INTA bar (o / p) - используется как подтверждение прерывания.

TRAP (i / p) - это немаскируемое прерывание с наивысшим приоритетом.

HOLD (i / p) - используется для удержания исполняемой программы.

HLDA (o / p) - удерживать подтверждение.

ГОТОВ (i / p) - этот сигнал используется для задержки цикла чтения или записи микропроцессора до тех пор, пока медленно реагирующее периферийное устройство не будет готово принять или отправить данные.

RESET IN bar - Когда сигнал на этом выводе становится низким, программный счетчик устанавливается на ноль, шина устанавливается на три, и MPU сбрасывается.

RESET OUT - этот сигнал указывает, что MPU сбрасывается. Сигнал может быть использован для сброса других устройств.

RST 7.5, RST 6.5, RST 5.5 (запрос прерывания) - используется для передачи управления программой в определенную ячейку памяти. Они имеют более высокий приоритет, чем прерывание INTR.

6 Последовательные порты ввода / вывода

Микропроцессор 8085 имеет два сигнала для реализации последовательных входных данных последовательной передачи и последовательных выходных данных.

Формат инструкции

Каждая инструкция представлена последовательностью битов в компьютере. Инструкция разбита на группу битов, называемых полем. Способ выражения инструкции известен как формат инструкции. Обычно он представлен в виде прямоугольной коробки. Формат инструкции может быть следующих типов.

Форматы переменных инструкций

Это форматы команд, в которых длина команды изменяется в зависимости от кода операции и адреса. Например, инструкция VAX варьируется от 1 до 53 байтов, а инструкция X86 варьируется от 1 до 17 байтов.

Формат

Переменная Формат Инструкции

преимущество

Эти форматы имеют хорошую плотность кода.

недостаток

Эти форматы команд очень сложно декодировать и передавать.

Фиксированные форматы инструкций

В этом типе формата инструкции все инструкции имеют одинаковый размер. Например, MIPS, Power PC, Alpha, ARM.

Формат

Фиксированный формат инструкции

преимущество

Они легко декодируются и обрабатываются.

недостаток

У них нет хорошей плотности кода.

Гибридные форматы инструкций

В этом типе форматов команд у нас есть многократная длина формата, определенная кодом операции. Например, IBM 360/70, MIPS 16, Thumb.

Формат

Формат гибридной инструкции

преимущество

Эти компромиссы между плотностью кода и инструкциями такого типа очень легко декодировать.

Режимы адресации

Режим адресации предоставляет различные способы доступа к адресу данных данных для процессора. Управляемые данные хранятся в памяти, каждая инструкция требует определенных данных, с которыми она должна работать. Существуют различные методы для указания адреса данных. Эти методы называются режимами адресации.

  • Режим прямой адресации. В режиме прямой адресации адрес операнда указывается в инструкции, а данные доступны в ячейке памяти, которая указана в инструкции. Мы переместим эти данные в нужное место.

  • Режим косвенной адресации - в режиме косвенной адресации инструкция указывает регистр, который содержит адрес операнда. Доступ к внутренней и внешней памяти возможен через режим косвенной адресации.

  • Режим немедленной адресации. В режиме немедленной адресации в операнд передаются прямые данные, которые перемещают данные в накопитель. Это очень быстро.

  • Режим относительной адресации. В режиме относительной адресации эффективный адрес определяется индексным режимом с помощью счетчика программ вместо регистра процессора общего назначения. Этот режим называется режимом относительного адреса.

  • Режим индексной адресации. В режиме индексного адреса эффективный адрес операнда генерируется путем добавления значения содержимого к содержимому регистра. Этот режим называется режимом индексного адреса.