Архитектура микропроцессора 8085: работа и ее применение

Первое изобретение интегральной схемы было в 1959 году и ознаменовало собой историю микропроцессоров. И первым микропроцессором, который был изобретен, был Intel 4004 в 1971 году. Его даже называют центральным процессором (ЦП), в котором несколько периферийных компонентов компьютера интегрированы в один чип. Сюда входят регистры, шина управления, часы, ALU, секция управления и блок памяти. Прошло много поколений, текущее поколение микропроцессоров могло выполнять высокопроизводительные вычислительные задачи, в которых также используются 64-битные процессоры. Это краткая оценка микропроцессоров, и один из типов, который мы собираемся обсудить сегодня, - это архитектура микропроцессора 8085.

Что такое микропроцессор 8085?

Как правило, 8085 является 8-битным микропроцессор, и он был запущен командой Intel в 1976 году с помощью технологии NMOS. Этот процессор представляет собой обновленную версию микропроцессора. Конфигурации 8085 микропроцессор в основном включают шину данных-8-бит, адресную шину-16 бит, счетчик команд -16-разрядный, указатель стека - 16-разрядный, регистры 8-разрядные, напряжение питания +5 В и работает с односегментным CLK 3,2 МГц. Микропроцессор 8085 применяется в микроволновых печах, стиральных машинах, гаджетах и ​​т. Д. особенности микропроцессора 8085 как показано ниже:

• Этот микропроцессор представляет собой 8-битное устройство, которое одновременно принимает, управляет или выводит 8-битную информацию.
• Процессор состоит из 16-битных и 8-битных линий адреса и данных, поэтому емкость устройства составляет 2¹⁶что составляет 64 КБ памяти.
• Он состоит из одного чипа NMOS и имеет 6200 транзисторов.
• Всего присутствует 246 кодов операций и 80 инструкций.
• Поскольку микропроцессор 8085 имеет 8-битные адресные строки ввода / вывода, он может адресовать 2⁸= 256 портов ввода и вывода.
• Этот микропроцессор доступен в DIP-корпусе на 40 контактов.
• Для передачи огромного объема информации из ввода / вывода в память и из памяти в ввод / вывод процессор разделяет свою шину с контроллером DMA.
• У него есть подход, позволяющий улучшить механизм обработки прерываний.
• Процессор 8085 может работать даже как микрокомпьютер с тремя микросхемами, используя поддержку схем IC 8355 и IC 8155.
• Имеет внутренний тактовый генератор
• Он работает в тактовом цикле с рабочим циклом 50%.

Архитектура микропроцессора 8085

Архитектура микропроцессора 8085 в основном включает в себя блок синхронизации и управления, арифметический и логический блок, декодер регистр команд, управление прерываниями, массив регистров, управление последовательным вводом / выводом. Самая важная часть микропроцессора - центральный процессор.

8085 Архитектура

Работа микропроцессора 8085

Основная операция ALU является арифметической, а также логической, которая включает в себя сложение, приращение, вычитание, уменьшение и т. Д. логические операции, такие как AND, OR, Ex-OR , дополнение, оценка, сдвиг влево или вправо. Как временные регистры, так и аккумуляторы используются для хранения информации во время операций, тогда результат будет сохранен в аккумуляторе. Различные флаги располагаются или переупорядочиваются в зависимости от результата операции.

Регистры флагов

Регистры флагов микропроцессор 8085 делятся на пять типов, а именно знак, ноль, вспомогательный перенос, четность и перенос. Позиции битов, отведенные для этих типов флагов. После срабатывания ALU, когда результат старшего бита (D7) равен единице, устанавливается флаг знака. Когда результат работы ALU равен нулю, тогда будут установлены нулевые флаги. Когда результат не равен нулю, тогда нулевые флаги сбрасываются.

8085 Регистры флагов микропроцессора

В арифметическом процессе всякий раз, когда перенос производится с меньшим полубайтом, устанавливается флаг переноса вспомогательного типа. После операции ALU, когда результат имеет четное число, будет установлен флаг четности, иначе он сбрасывается. Когда результатом арифметического процесса является перенос, тогда будет установлен флаг переноса или он будет сброшен. Между пятью типами флагов внутри используется флаг типа AC, предназначенный для арифметики BCD, а оставшиеся четыре флага используются разработчиком для проверки условий результата процесса.

Блок управления и синхронизации

Блок управления и синхронизации координирует все действия микропроцессора по часам и выдает управляющие сигналы, необходимые для коммуникация среди микропроцессора, а также периферийных устройств.

Регистр декодера и инструкций
Поскольку порядок получается из памяти, после этого он помещается в регистр команд и кодируется и декодируется в различные циклы устройства.

Зарегистрировать массив

Программируемый универсальный регистры делятся на несколько типов кроме накопителя, такого как B, C, D, E, H и L. Они используются как 8-битные регистры, иначе связанные для хранения 16 бит данных. Разрешенными парами являются BC, DE и HL, а кратковременные регистры W и Z используются в процессоре и не могут использоваться разработчиком.

Регистры специального назначения

Эти регистры подразделяются на четыре типа: счетчик программ, указатель стека, регистр увеличения или уменьшения, адресный буфер или буфер данных.

Счетчик команд

Это первый тип специального регистра, который учитывает, что инструкция выполняется микропроцессором. Когда ALU завершил выполнение инструкции, микропроцессор ищет другие инструкции, которые нужно выполнить. Таким образом, будет требоваться удержание адреса следующей инструкции, которая должна быть выполнена, для экономии времени. Микропроцессор увеличивает программу, когда выполняется инструкция, поэтому будет выполнено смещение программы к следующему адресу памяти инструкций ...

Указатель стека в 8085

Указатель SP или стека представляет собой 16-битный регистр и функции аналогичны стеку, который постоянно увеличивается или уменьшается на два в течение процессов push и pop.

Регистр увеличения или уменьшения

Содержимое 8-битного регистра или же позиция памяти может быть увеличена или уменьшена на единицу. 16-битный регистр полезен для увеличения или уменьшения программы. счетчики а также содержимое регистра указателя стека с одним. Эта операция может быть выполнена в любой позиции памяти или в любом регистре.

Буфер адреса и буфер данных адреса

Адресный буфер хранит скопированную информацию из памяти для выполнения. Микросхемы памяти и ввода-вывода связаны с этими шинами, тогда ЦП может заменить предпочтительные данные микросхемами ввода-вывода и памятью.

Адресная шина и шина данных

Шина данных полезна для передачи связанной информации, которая должна быть запасена. Он двунаправленный, но адресная шина указывает положение относительно того, где он должен быть сохранен, и он однонаправленный, полезен для передачи информации, а также для адресных устройств ввода / вывода.

Блок синхронизации и управления

Блок синхронизации и управления может использоваться для подачи сигнала в архитектуру микропроцессора 8085 для выполнения определенных процессов. Блоки синхронизации и управления используются для управления как внутренними, так и внешними цепями. Они подразделяются на четыре типа, а именно блоки управления, такие как RD 'ALE, READY, WR', блоки состояния, такие как S0, S1 и IO / M ', DM, такие как HLDA, и блок HOLD, блоки RESET, такие как RST-IN и RST-OUT. .

Схема контактов

Этот 8085 представляет собой 40-контактный микропроцессор, который разделен на семь групп. С помощью приведенной ниже схемы выводов микропроцессора 8085 можно легко узнать функциональность и назначение.

Схема контактов 8085

Шина данных

Контакты с 12 по 17 - это контакты шины данных AD.₀- К₇, он несет минимально значительную 8-битную шину данных и адреса.

Адресная шина

Контакты с 21 по 28 - это контакты шины данных, которые имеют обозначение A₈- К_{пятнадцать}, он передает наиболее значительную 8-битную шину данных и адреса.

Состояние и управляющие сигналы

Эти сигналы в основном рассматриваются для выяснения поведения операции. В устройствах 8085 имеется по 3 сигнала управления и состояния.

RD - Это сигнал, используемый для регулирования операции READ. Когда вывод переходит в низкий уровень, это означает, что выбранная память прочитана.

WR - Это сигнал, используемый для регулирования операции ЗАПИСИ. Когда вывод переходит в низкий уровень, это означает, что информация шины данных записана в выбранную ячейку памяти.

НО - ALE соответствует сигналу включения фиксации адреса. Сигнал ALE имеет высокий уровень во время начального тактового цикла машины, и это позволяет последним 8 битам адреса фиксироваться памятью или внешней защелкой.

Я - Это сигнал состояния, который определяет, будет ли назначен адрес для ввода-вывода или для устройств памяти.

ГОТОВЫ - Этот вывод используется, чтобы указать, может ли периферийное устройство передавать информацию или нет. Когда этот вывод высокий, он передает данные, а если он низкий, микропроцессорное устройство должно дождаться, пока вывод перейдет в высокое состояние.

S₀и S₁ контакты - эти контакты являются сигналами состояния, которые определяют следующие операции:

Сигналы часов

CLK - Это выходной сигнал, который является выводом 37. Он используется даже в других цифровых интегральных схемах. Частота тактового сигнала аналогична частоте процессора.

X1 и X2 - Это входные сигналы на контактах 1 и 2. Эти контакты подключены к внешнему генератору, который управляет внутренней схемой устройства. Эти контакты используются для генерации часов, необходимых для работы микропроцессора.

Сбросить сигналы

Есть два контакта сброса, которые являются входом сброса и выходом сброса на контактах 3 и 36.

СБРОСИТЬ - Этот вывод означает сброс счетчика программ на ноль. Кроме того, этот вывод сбрасывает триггеры HLDA и выводы IE. Блок обработки управления будет находиться в состоянии сброса до тех пор, пока не будет запущен СБРОС.

СБРОС - Этот вывод означает, что ЦП находится в состоянии сброса.

Последовательные входные / выходные сигналы

SID - Это сигнал линии последовательных входных данных. Информация, которая находится на этой шкале дат, переносится в 7^thбит ACC при выполнении функции RIM.

SOD - Это сигнал линии последовательных выходных данных. АКК 7^thbit - это вывод в строке данных SOD при выполнении функции SIIM.

Внешние сигналы и сигналы прерывания

HLDA - Это сигнал подтверждения HOLD, который означает полученный сигнал запроса HOLD. Когда запрос удаляется, вывод переходит в низкое состояние. Это выходной контакт.

ДЕРЖАТЬ - Этот вывод указывает на то, что другому устройству необходимо использовать шины данных и адреса. Это входной контакт.

INTA - Этот вывод является подтверждением прерывания, которое направляется микропроцессорным устройством после получения вывода INTR. Это выходной контакт.

В - Это сигнал запроса прерывания. Он имеет минимальный приоритет по сравнению с другими сигналами прерывания.

ЛОВУШКА, RST 5.5, 6.5, 7.5 - Все это входные контакты прерывания. Когда любой из выводов прерывания распознается, следующий сигнал действует из постоянной позиции в памяти на основе следующей таблицы:

Список приоритетов этих сигналов прерывания:

ЛОВУШКА - Высшая

RST 7.5 - высокий

RST 6.5 - Средний

RST 5.5 - Низкий

INTR - самый низкий

Сигналы источника питания Vcc и Vss которые являются контактами + 5V и заземлением.

8085 Прерывание микропроцессора

Временная диаграмма микропроцессора 8085

Чтобы четко понять работу и производительность микропроцессора, временная диаграмма является наиболее подходящим подходом. Используя временную диаграмму, легко узнать функциональность системы, подробную функциональность каждой инструкции и выполнения и другие. Временная диаграмма - это графическое изображение инструкций с шагами, соответствующими времени. Это означает тактовый цикл, период времени, шину данных, тип операции, такой как RD / WR / Status, и тактовый цикл.

В архитектуре микропроцессора 8085 мы рассмотрим временные диаграммы I / O RD, I / O WR, памяти RD, памяти WR и выборки кода операции.

Получение кода операции

Временная диаграмма:

Выборка кода операции в микропроцессоре 8085

I / O чтение

Временная диаграмма:

Входное чтение

I / O Запись

Временная диаграмма:

Входная запись

Память чтения

Временная диаграмма:

Память чтения

Запись в память

Временная диаграмма:

Запись в память в микропроцессоре 8085

Для всех этих временных диаграмм обычно используются следующие термины:

RD - Если он высокий, это означает, что микропроцессор не считывает данные, а когда он низкий, это означает, что микропроцессор считывает данные.

WR - Когда он высокий, это означает, что микропроцессор не записывает данные, или когда он низкий, это означает, что микропроцессор записывает данные.

Я - Когда он высокий, это означает, что устройство выполняет операцию ввода-вывода, или когда он низкий, это означает, что микропроцессор выполняет операцию с памятью.

НО - Этот сигнал означает наличие действующего адреса. Когда сигнал высокий, он работает как адресная шина, а когда низкий - как шина данных.

S0 и S1 - Обозначает тип выполняемого машинного цикла.

Рассмотрим следующую таблицу:

Набор команд микропроцессора 8085

В набор инструкций 8085 Архитектура микропроцессора - это не что иное, как коды команд, используемые для решения конкретной задачи, а наборы команд делятся на различные типы, а именно команды управления, логические, ветвления, арифметические и передачи данных.

Режимы адресации 8085

Режимы адресации 8085 микропроцессоров можно определить как команды, предлагаемые этими режимами, которые используются для обозначения информации в различных формах без изменения содержимого. Они подразделяются на пять групп, а именно: немедленный, регистрационный, прямой, косвенный и подразумеваемый режимы адресации.

Режим немедленной адресации

Здесь исходный операнд - это информация. Когда информация 8-битная, инструкция имеет 2 байта. Или, если информация 16-битная, то инструкция имеет 3 байта.

Рассмотрим следующие примеры:

MVI B 60 - подразумевает быстрое перемещение даты 60H в регистр B

Адрес JMP - подразумевает быстрое переключение адреса операнда

Регистрация режима адресации

Здесь информация, с которой нужно работать, присутствует в регистрах, а операнды - это регистры. Таким образом, операция происходит внутри нескольких регистров микропроцессора.

Рассмотрим следующие примеры:

INR B - подразумевает увеличение содержимого регистра B на один бит

MOV A, B - подразумевает перемещение содержимого из регистра B в A

ADD B - подразумевает, что регистр A и регистр B добавляются и накапливают вывод в A

Адрес JMP - подразумевает быстрое переключение адреса операнда

Режим прямой адресации

Здесь информация, с которой нужно работать, присутствует в ячейке памяти, а операнд непосредственно рассматривается как ячейка памяти.

Рассмотрим следующие примеры:

LDA 2100 - подразумевает загрузку содержимого ячейки памяти в аккумулятор A

IN 35 - подразумевает чтение информации с порта, имеющего адрес 35

Режим косвенной адресации

Здесь информация, с которой необходимо работать, присутствует в ячейке памяти, а операнд косвенно рассматривается как пара регистров.

Рассмотрим следующие примеры:

LDAX B - подразумевает перемещение содержимого регистра B-C в аккумулятор
LXIH 9570 - Подразумевает немедленную загрузку пары H-L с адресом расположения 9570

Неявный режим адресации

Здесь операнд скрыт, а информация, с которой нужно работать, присутствует в самих данных.

Примеры:

RRC - подразумевает поворот аккумулятора A в правое положение на один бит

RLC - подразумевает поворот аккумулятора A влево на один бит

Приложения

С развитием микропроцессорных устройств произошли огромные перемены в жизни многих людей в самых разных отраслях и областях. Поскольку из-за рентабельности устройства, минимального веса и использования минимальной мощности, эти микропроцессоры широко используются в наши дни. Сегодня рассмотрим приложения микропроцессорной архитектуры 8085 .

Поскольку архитектура микропроцессора 8085 включена в набор инструкций, который имеет несколько основных инструкций, таких как Jump, Add, Sub, Move и другие. В этом наборе инструкций инструкции составляются на языке программирования, который понятен операционному устройству и выполняет многочисленные функции, такие как сложение, деление, умножение, перемещение для переноса и многие другие. С помощью этих микропроцессоров можно сделать еще более сложные задачи.

Инженерные приложения

Приложения, использующие микропроцессор, находятся в устройствах управления трафиком, системных серверах, медицинском оборудовании, системах обработки, лифтах, огромном оборудовании, системах защиты, области расследования и в некоторых системах замков, которые имеют автоматический вход и выход.

Медицинский домен

Чаще всего микропроцессоры используются в медицинской промышленности в инсулиновой помпе, где микропроцессор регулирует это устройство. Он выполняет несколько функций, таких как хранение вычислений, обработка информации, полученной от биосенсоров, и проверка результатов.

Коммуникация

• В области связи отрасль телефонной связи также является наиболее важной и развивающейся. Здесь микропроцессоры находят применение в цифровых телефонных системах, модемах, кабелях для передачи данных, телефонных станциях и многих других.
• Применение микропроцессора в спутниковой системе телевидения позволило также проводить телеконференции.
• Даже в авиационных и железнодорожных системах регистрации используются микропроцессоры. LAN и WAN для установления вертикальной передачи данных в компьютерных системах.

Электроника

Мозг компьютера - это технология микропроцессоров. Они реализованы в различных типах систем, от микрокомпьютеров до суперкомпьютеров. В игровой индустрии многие игровые инструкции разрабатываются с использованием микропроцессора.

Телевизоры, iPad, виртуальные элементы управления даже включают в себя эти микропроцессоры для выполнения сложных инструкций и функций.

Таким образом, это все про архитектуру микропроцессора 8085. Наконец, из приведенной выше информации мы можем сделать вывод, что Характеристики микропроцессора 8085 поскольку это 8-битный микропроцессор, заключенный в 40-контактный, для работы используется напряжение питания +5 В. Он состоит из 16-битного указателя стека и программного счетчика, 74-х инструкций и многого другого. Вот вам вопрос, что это за 8085 имитатор микропроцессора ?