Architektura mikroprocesora 8085: działanie i jej zastosowania

Pierwszy wynalazek układu scalonego miał miejsce w 1959 roku i to upamiętniło historię mikroprocesorów. Pierwszym mikroprocesorem, jaki wynaleziono, był Intel 4004 w roku 1971. Jest nawet określany jako jednostka centralna (CPU), w której wiele komponentów peryferyjnych komputera jest zintegrowanych w jednym chipie. Obejmuje to rejestry, magistralę sterującą, zegar, jednostkę ALU, sekcję sterującą i jednostkę pamięci. Mijając wiele pokoleń, obecna generacja mikroprocesora była w stanie wykonywać wysokie zadania obliczeniowe, wykorzystujące również procesory 64-bitowe. To jest krótka ocena mikroprocesorów, a jedynym typem, który będziemy dzisiaj omawiać, jest architektura mikroprocesora 8085.

Co to jest mikroprocesor 8085?

Ogólnie 8085 jest 8-bitowy mikroprocesor, i został uruchomiony przez zespół Intela w roku 1976 przy pomocy technologii NMOS. Ten procesor to zaktualizowana wersja mikroprocesora. Konfiguracje 8085 mikroprocesor obejmują głównie magistralę danych 8-bitową, magistralę adresową 16 bitów, Licznik programu -16-bitowy, wskaźnik stosu-16-bitowy, rejestruje 8-bitowe, napięcie zasilania + 5V i działa z częstotliwością 3,2 MHz pojedynczego segmentu CLK. Zastosowania mikroprocesora 8085 są używane w kuchenkach mikrofalowych, pralkach, gadżetach itp cechy mikroprocesora 8085 są jak poniżej:

• Ten mikroprocesor jest 8-bitowym urządzeniem, które odbiera, obsługuje lub wysyła 8-bitowe informacje w podejściu jednoczesnym.
• Procesor składa się z 16-bitowych i 8-bitowych linii adresowych i danych, więc pojemność urządzenia wynosi 2¹⁶co stanowi 64 KB pamięci.
• Jest zbudowany z pojedynczego układu NMOS i ma 6200 tranzystorów
• W sumie dostępnych jest 246 kodów operacyjnych i 80 instrukcji
• Ponieważ mikroprocesor 8085 ma 8-bitowe linie adresowe wejścia / wyjścia, ma możliwość adresowania 2⁸= 256 portów wejściowych i wyjściowych.
• Ten mikroprocesor jest dostępny w pakiecie DIP z 40 pinami
• W celu przesłania ogromnych ilości informacji z I / O do pamięci iz pamięci do I / O, procesor współdzieli swoją magistralę z kontrolerem DMA.
• Ma podejście, w którym może ulepszyć mechanizm obsługi przerwań
• Procesor 8085 może być nawet obsługiwany jako mikrokomputer z trzema układami scalonymi przy wsparciu obwodów IC 8355 i IC 8155.
• Posiada wewnętrzny generator zegara
• Działa w cyklu zegarowym o cyklu pracy 50%

Architektura mikroprocesorowa 8085

Architektura mikroprocesora 8085 obejmuje głównie jednostkę czasowo-sterującą, jednostkę arytmetyczną i logiczną, dekoder, rejestr instrukcji, kontrola przerwań, tablica rejestrów, sterowanie szeregowym wejściem / wyjściem. Najważniejszą częścią mikroprocesora jest jednostka centralna.

8085 Architektura

Operacje mikroprocesora 8085

Główna operacja ALU jest arytmetyczna i logiczna, która obejmuje dodawanie, zwiększanie, odejmowanie, zmniejszanie, operacje logiczne, takie jak AND, OR, Ex-OR , uzupełnienie, ocena, przesunięcie w lewo lub przesunięcie w prawo. Zarówno tymczasowe rejestry, jak i akumulatory są wykorzystywane do przechowywania informacji podczas operacji, a wynik będzie przechowywany w akumulatorze. Różne flagi są rozmieszczane lub zmieniane w zależności od wyniku operacji.

Rejestry flag

Rejestry flag mikroprocesor 8085 są podzielone na pięć typów, a mianowicie znak, zero, pomocniczy nośnik, parzystość i przenoszenie. Pozycje bitów zarezerwowane dla tego typu flag. Po zadziałaniu jednostki ALU, gdy wynikiem najbardziej znaczącego bitu (D7) jest jeden, wówczas flaga znaku zostanie ustawiona. Gdy operacja wyniku ALU wynosi zero, wówczas ustawione zostaną flagi zerowe. Gdy wynik nie jest zerowy, flagi zerowe zostaną zresetowane.

Rejestratory flag mikroprocesora 8085

W procesie arytmetycznym, ilekroć przeniesienie jest wytwarzane z mniejszym półbajtem, zostanie ustawiona flaga przeniesienia typu pomocniczego. Po operacji ALU, gdy wynik ma liczbę parzystą, flaga parzystości zostanie ustawiona lub zostanie zresetowana. Kiedy proces arytmetyczny zakończy się przeniesieniem, flaga przeniesienia zostanie ustawiona lub zostanie zresetowana. Pomiędzy pięcioma typami flag, flaga typu AC jest używana wewnątrz, przeznaczona do arytmetyki BCD, a także pozostałe cztery flagi są używane przez programistę, aby upewnić się, że warunki wyniku procesu.

Jednostka sterująca i czasowa

Jednostka sterująca i czasowa koordynuje wszystkie działania mikroprocesora przez zegar i podaje sygnały sterujące, które są wymagane do Komunikacja wśród mikroprocesorów, a także urządzeń peryferyjnych.

Rejestr dekodera i instrukcji
Ponieważ kolejność jest pobierana z pamięci, jest następnie umieszczana w rejestrze instrukcji i kodowana i dekodowana w różnych cyklach urządzenia.

Zarejestruj Array

Programowalne do zastosowań ogólnych rejestry są podzielone na kilka typów poza akumulatorem, takim jak B, C, D, E, H i L. Są one wykorzystywane jako rejestry 8-bitowe, w przeciwnym razie sprzężone, aby uzupełnić 16 bitów danych. Dozwolone pary to BC, DE i HL, a rejestry krótkoterminowe W i Z są używane w procesorze i nie mogą być używane przez programistę.

Rejestry specjalnego przeznaczenia

Rejestry te są podzielone na cztery typy, a mianowicie licznik programu, wskaźnik stosu, rejestr zwiększający lub zmniejszający, bufor adresowy lub bufor danych.

Licznik programu

Jest to pierwszy typ rejestru specjalnego przeznaczenia i uwzględnia, że ​​instrukcja jest wykonywana przez mikroprocesor. Kiedy ALU zakończy wykonywanie instrukcji, mikroprocesor szuka innych instrukcji do wykonania. W związku z tym w celu zaoszczędzenia czasu będzie wymagane trzymanie adresu następnej instrukcji do wykonania. Mikroprocesor zwiększa program, gdy wykonywana jest instrukcja, dzięki czemu zostanie wykonana pozycja licznika programu do następnego adresu pamięci instrukcji…

Wskaźnik stosu w 8085

Wskaźnik SP lub stosu jest 16-bitowym rejestrem i działa podobnie do stosu, który jest stale zwiększany lub zmniejszany o dwa w trakcie procesów push i pop.

Rejestr inkrementacji lub spadku

Zawartość rejestru 8-bitowego lub pozycja pamięci może zostać zwiększona lub zmniejszona o jeden. Rejestr 16-bitowy jest przydatny do zwiększania lub zmniejszania programu liczniki jak również wskaźnik stosu rejestruje zawartość z jednym. Operację tę można wykonać na dowolnej pozycji pamięci lub w dowolnym rejestrze.

Bufor adresowy i bufor danych adresowych

Bufor adresowy przechowuje skopiowane informacje z pamięci do wykonania. Pamięci i układy I / O są powiązane z tymi szynami, a następnie CPU może zastąpić preferowane dane układami I / O i pamięcią.

Magistrala adresowa i szyna danych

Magistrala danych jest przydatna do przenoszenia powiązanych informacji, które mają zostać uzupełnione. Jest dwukierunkowa, ale magistrala adresowa wskazuje miejsce, w którym musi być przechowywana i jest jednokierunkowa, przydatna do przesyłania informacji, a także adresowania urządzeń wejścia / wyjścia.

Jednostka rozrządu i sterowanie

Jednostka czasowo-sterująca może służyć do dostarczania sygnału do architektury mikroprocesora 8085 w celu osiągnięcia określonych procesów. Jednostki czasowe i sterujące służą do sterowania obwodami wewnętrznymi i zewnętrznymi. Są one podzielone na cztery typy, a mianowicie jednostki sterujące, takie jak RD 'ALE, READY, WR', jednostki stanu, takie jak S0, S1 i IO / M ', DM, takie jak HLDA i jednostka HOLD, jednostki RESET, takie jak RST-IN i RST-OUT .

Schemat pinów

Ten 8085 to 40-pinowy mikroprocesor, w którym są one podzielone na siedem grup. Dzięki poniższemu schematowi pinów mikroprocesora 8085, funkcjonalność i cel można łatwo poznać.

Schemat pinów 8085

Magistrala danych

Piny od 12 do 17 to piny magistrali danych, które są AD₀- DO₇, przenosi to minimalną znaczną 8-bitową magistralę danych i adresową.

Adres Bus

Piny od 21 do 28 to piny magistrali danych, które są typu A₈- DO_piętnaście, przenosi najbardziej znaczącą 8-bitową magistralę danych i adresów.

Status i sygnały sterujące

Aby poznać zachowanie operacji, bierze się pod uwagę głównie te sygnały. W urządzeniach 8085 są po 3 sygnały sterujące i statusowe.

R & D - Jest to sygnał używany do regulacji operacji READ. Kiedy kołek przesuwa się w stan niski, oznacza to, że wybrana pamięć jest czytana.

WR - Jest to sygnał używany do regulacji operacji WRITE. Gdy pin przesuwa się w stan niski, oznacza to, że informacje magistrali danych są zapisywane w wybranym miejscu pamięci.

ALE - ALE odpowiada sygnałowi zezwolenia na blokadę adresu. Sygnał ALE jest wysoki w czasie początkowego cyklu zegara maszyny, co umożliwia zablokowanie ostatnich 8 bitów adresu przez pamięć lub zatrzask zewnętrzny.

I / M - Jest to sygnał stanu, który rozpoznaje, czy adres ma być przydzielony dla we / wy, czy dla urządzeń pamięci.

GOTOWY - Ten pin jest używany do określenia, czy urządzenie peryferyjne może przesyłać informacje, czy nie. Gdy ten pin jest wysoki, przesyła dane, a jeśli jest niski, urządzenie mikroprocesorowe musi czekać, aż pin przejdzie w stan wysoki.

S₀i S.₁ kołki - Te kołki są sygnałami stanu, które definiują poniższe operacje, a są to:

Sygnały zegarowe

CLK - To jest sygnał wyjściowy, którym jest pin 37. Wykorzystywany jest nawet w innych cyfrowych układach scalonych. Częstotliwość sygnału zegara jest podobna do częstotliwości procesora.

X1 i X2 - Są to sygnały wejściowe na pinach 1 i 2. Te piny mają połączenia z zewnętrznym oscylatorem, który steruje wewnętrznym układem obwodów urządzenia. Te styki służą do generowania zegara wymaganego do działania mikroprocesora.

Resetuj sygnały

Istnieją dwa piny resetowania, które są Reset In i Reset Out na pinach 3 i 36.

RESETUJ - Ten pin oznacza resetowanie licznika programu do zera. Ten pin resetuje również przerzutniki HLDA i piny IE. Jednostka sterująca będzie w stanie resetowania, dopóki RESET nie zostanie wyzwolony.

RESET OUT - Ten styk oznacza, że ​​procesor jest w stanie resetowania.

Szeregowe sygnały wejściowe / wyjściowe

SID - To jest sygnał linii danych wejścia szeregowego. Informacje znajdujące się na tej linii danych są przenoszone do 7^thbit ACC, gdy wykonywana jest funkcja RIM.

DARŃ - To jest sygnał szeregowej linii danych wyjściowych. ACC 7^thbit jest wyjściem na linii danych SOD, gdy wykonywana jest funkcja SIIM.

Sygnały inicjowane zewnętrznie i przerywane

HLDA - Jest to sygnał potwierdzenia HOLD, który oznacza odebrany sygnał żądania HOLD. Po usunięciu żądania pinezka przechodzi w stan niski. To jest pin wyjściowy.

UTRZYMAĆ - Ten pin wskazuje, że drugie urządzenie musi korzystać z szyn danych i adresów. To jest pin wejściowy.

INTA - Ten pin jest potwierdzeniem przerwania, które jest kierowane przez urządzenie mikroprocesorowe po odebraniu pinu INTR. To jest pin wyjściowy.

W - To jest sygnał żądania przerwania. Ma minimalny priorytet w porównaniu z innymi sygnałami przerwań.

TRAP, RST 5,5, 6,5, 7,5 - To wszystko są piny przerwań wejściowych. Po rozpoznaniu któregokolwiek z pinów przerwania, następny sygnał zadziałał ze stałej pozycji w pamięci na podstawie poniższej tabeli:

Lista priorytetów tych sygnałów przerwań to

TRAP - najwyższy

RST 7,5 - wysoki

RST 6.5 - średni

RST 5,5 - Niski

INTR - najniższy

Sygnały zasilania są Vcc i Vss które są + 5 V i styki uziemiające.

8085 Przerwanie mikroprocesora

Diagram czasowy mikroprocesora 8085

Aby dokładnie zrozumieć działanie i działanie mikroprocesora, najbardziej odpowiednim podejściem jest diagram czasowy. Korzystając z diagramu czasowego, łatwo jest poznać funkcjonalność systemu, szczegółową funkcjonalność każdej instrukcji i wykonania oraz inne. Diagram czasowy jest graficznym przedstawieniem instrukcji z krokami odpowiadającymi czasowi. Oznacza to cykl zegara, okres czasu, magistralę danych, typ operacji, taki jak RD / WR / Status i cykl zegara.

W architekturze mikroprocesora 8085 przyjrzymy się tutaj diagramom taktowania I / O RD, I / O WR, pamięci RD, pamięci WR i pobierania kodu operacji.

Pobieranie kodu operacyjnego

Diagram czasowy to:

Pobieranie kodu operacyjnego w mikroprocesorze 8085

I / O Read

Diagram czasowy to:

Odczyt wejścia

Zapis we / wy

Diagram czasowy to:

Zapis wejściowy

Odczyt pamięci

Diagram czasowy to:

Odczyt pamięci

Zapis do pamięci

Diagram czasowy to:

Zapis pamięci w mikroprocesorze 8085

W przypadku wszystkich tych diagramów czasowych powszechnie używanymi terminami są:

R & D - Gdy jest wysoki, oznacza to, że mikroprocesor nie odczytuje danych, a gdy jest niski, oznacza to, że mikroprocesor odczytuje dane.

WR - Gdy jest wysoki, oznacza to, że mikroprocesor nie zapisuje żadnych danych, a gdy jest niski, oznacza to, że mikroprocesor zapisuje dane.

I / M - Gdy jest wysoki, oznacza to, że urządzenie wykonuje operacje we / wy, a gdy jest niski, oznacza to, że mikroprocesor wykonuje operacje pamięci.

ALE - Ten sygnał oznacza dostępność prawidłowego adresu. Gdy sygnał jest wysoki, działa jako magistrala adresowa, a gdy jest niski, działa jako magistrala danych.

S0 i S1 - Oznacza rodzaj trwającego cyklu maszyny.

Rozważ poniższą tabelę:

8085 Zestaw instrukcji mikroprocesora

Plik zestaw instrukcji 8085 Architektura mikroprocesora to nic innego jak kody instrukcji używane do wykonania konkretnego zadania, a zestawy instrukcji są podzielone na różne typy, a mianowicie instrukcje sterujące, logiczne, rozgałęziające, arytmetyczne i instrukcje przesyłania danych.

Tryby adresowania 8085

Tryby adresowania 8085 mikroprocesorów można zdefiniować jako polecenia oferowane przez te tryby, które są wykorzystywane do oznaczania informacji w różnych formach bez zmiany treści. Są one podzielone na pięć grup: bezpośrednie, rejestrowe, bezpośrednie, pośrednie i domniemane sposoby adresowania.

Tryb natychmiastowego adresowania

Tutaj operandem źródłowym jest informacja. Gdy informacja jest 8-bitowa, to instrukcja ma 2 bajty. Albo, gdy informacja ma 16 bitów, to instrukcja ma 3 bajty.

Rozważ poniższe przykłady:

MVI B 60 - Oznacza to szybkie przeniesienie daty 60H do rejestru B.

Adres JMP - sugeruje szybkie przeskakiwanie adresu operandu

Zarejestruj tryb adresowania

Tutaj informacje, które mają być obsługiwane, znajdują się w rejestrach, a argumentami są rejestry. Tak więc operacja odbywa się wewnątrz wielu rejestrów mikroprocesora.

Rozważ poniższe przykłady:

INR B - Implikuje zwiększenie zawartości rejestru B o jeden bit

MOV A, B - implikuje przeniesienie zawartości z rejestru B do A

DODAJ B - Oznacza to, że rejestr A i rejestr B są dodawane i gromadzą dane wyjściowe w A

Adres JMP - sugeruje szybkie przeskakiwanie adresu operandu

Tryb adresowania bezpośredniego

Tutaj informacja, która ma być obsługiwana, znajduje się w miejscu pamięci, a operand jest bezpośrednio uważany za miejsce w pamięci.

Rozważ poniższe przykłady:

LDA 2100 - Implikuje ładowanie zawartości lokalizacji pamięci do akumulatora A

IN 35 - Oznacza to odczytanie informacji z portu o adresie 35

Tryb adresowania pośredniego

Tutaj informacja, która ma być obsługiwana, znajduje się w miejscu pamięci, a argument jest pośrednio uważany za parę rejestrów.

Rozważ poniższe przykłady:

LDAX B - Implikuje przeniesienie zawartości rejestru B-C do akumulatora
LXIH 9570 - Implikuje natychmiastowe załadowanie pary H-L z adresem lokalizacji 9570

Niejawny tryb adresowania

Tutaj operand jest ukryty, a informacje, które mają być obsługiwane, znajdują się w samych danych.

Przykłady:

RRC - Oznacza obrócenie akumulatora A do właściwej pozycji o jeden bit

RLC - Oznacza obrócenie akumulatora A w lewo o jeden bit

Aplikacje

Wraz z rozwojem urządzeń mikroprocesorowych nastąpiła ogromna zmiana i zmiana w życiu wielu ludzi z wielu branż i dziedzin. Ze względu na opłacalność, minimalną wagę i minimalne zużycie energii, te mikroprocesory są obecnie w ogromnym użyciu. Dzisiaj rozważmy zastosowania architektury mikroprocesora 8085 .

Ponieważ architektura mikroprocesora 8085 jest dołączona do zestawu instrukcji, który zawiera wiele podstawowych instrukcji, takich jak Jump, Add, Sub, Move i inne. W tym zestawie instrukcji instrukcje są tworzone w języku programowania, który jest zrozumiały dla urządzenia operacyjnego i spełnia wiele funkcji, takich jak dodawanie, dzielenie, mnożenie, przenoszenie do przenoszenia i wiele innych. Jeszcze bardziej skomplikowane mogą być również te mikroprocesory.

Zastosowania inżynieryjne

Zastosowania wykorzystujące mikroprocesor znajdują się w urządzeniach do zarządzania ruchem, serwerach systemowych, sprzęcie medycznym, systemach przetwarzania, windach, ogromnych maszynach, systemach ochrony, domenie badawczej oraz w nielicznych systemach śluz, które mają automatyczne wjazd i wyjazd.

Domena medyczna

Najważniejsze zastosowanie mikroprocesorów w przemyśle medycznym dotyczy pompy insulinowej, w której mikroprocesor reguluje to urządzenie. Obsługuje wiele funkcji, takich jak przechowywanie obliczeń, przetwarzanie informacji otrzymywanych z bioczujników i badanie wyników.

Komunikacja

• W dziedzinie komunikacji branża telefoniczna jest najważniejsza i również się rozwija. Tutaj mikroprocesory wchodzą do użytku w cyfrowych systemach telefonicznych, modemach, kablach do transmisji danych, centralach telefonicznych i wielu innych.
• Zastosowanie mikroprocesora w systemie satelitarnym TV pozwoliło również na prowadzenie telekonferencji.
• Mikroprocesory są używane nawet w lotniczych i kolejowych systemach rejestracji. Sieci LAN i WAN do nawiązywania komunikacji danych pionowych w systemach komputerowych.

Elektronika

Mózg komputera to technologia mikroprocesorów. Są one realizowane w różnych typach systemów, od mikrokomputerów po superkomputery. W branży gier wiele instrukcji dotyczących gier opracowywanych jest przy użyciu mikroprocesora.

Telewizory, iPady, wirtualne elementy sterujące zawierają nawet te mikroprocesory do wykonywania skomplikowanych instrukcji i funkcji.

Tak więc to wszystko dotyczy architektury mikroprocesora 8085. Na podstawie powyższych informacji możemy wreszcie wywnioskować Cechy mikroprocesora 8085 czy to 8-bitowy mikroprocesor, w obudowie 40-pinowej, wykorzystuje do działania napięcie zasilania + 5V. Składa się z 16-bitowego wskaźnika stosu i licznika programu oraz 74 zestawów instrukcji i wielu innych. Oto pytanie do ciebie, co to jest Symulator mikroprocesora 8085 ?