Úvod do mikroprocesoru 8080 a jeho architektury

Mikroprocesor 8080 navrhl Masatoshi Shima a na konstrukci čipu se podílel Federico Faggin Stan Mazor. V roce 1972 pokračovaly práce na mikroprocesoru 8080 a CPU byl vydán v dubnu 1974. Původní verze 8080 měla chybu v tom, že mohla řídit pouze nízkoenergetická zařízení TTL. Poté, co byla chyba objevena, byla vydána aktualizovaná verze CPU-8080A od společnosti Intel, která mohla řídit standardní zařízení TTL.

Mikroprocesor 8080

Intel 8080 / 808A nebyl objektový kód, byl dobře uzavřen s 8008, ale jeho zdrojový kód dobře odpovídal. Podobně jako mikroprocesor 8008 má procesor 8080 stejnou logiku přerušení zpracování. Maximální velikost paměti na mikroprocesoru Intel 8080 byla zvýšena z 16 kB na 64 kB. Mikroprocesor 8080 byl velmi trendy a mnoho společností ho získalo na druhém místě. Genetické kopie procesoru 8080 byly vyrobeny v Polsku, SSSR, ČSSR, Rumunsku a Maďarsku. Dnes různé typy mikroprocesorů k dispozici, které jsou pokrokem v tomto procesoru.

Mikroprocesor 8080

Pinový diagram 8080

Mikroprocesor integruje funkce CPU počítače do jediného integrovaného obvodu. Jedná se o programovatelné zařízení, které přijímá digitální data jako vstup, zpracovává podle příkazů uložených v jeho paměti a poskytuje výsledky jako výstup. The historie mikroprocesoru z technického hlediska zahrnuje zaměření na různé společnosti a konkurenty mikroprocesoru různé fáze vestavěný design mikroprocesoru .

Mikroprocesor 8080 je 8bitový paralelní procesor a tento mikroprocesor se používá v digitálních počítačových systémech pro všeobecné použití. Je vyroben na jediném velkém integrovaném čipu pomocí MOS procesu N-kanálové křemíkové brány Intel. Mikroprocesor 8080 se skládá ze 40 pinů a mikroprocesor přenáší interní informace a data prostřednictvím 8bitové obousměrné třístavové datové sběrnice (D0-D7). Adresy periferních zařízení a adresy paměti jsou přenášeny přes 16bitovou třístavovou adresovou sběrnici (A0-A15).

Šest řídicích a časovacích výstupů WAIT, HLDA, WAIT, DBIN, SYNC a WR pochází z mikroprocesoru 8080, zatímco řídicí vstupy (HOLD, READY, RESET, (WR) INT a INT), napájecí vstupy (+12, +5, - 8080 přijímá hodiny (and1 a ∅2) a hodinové vstupy (the1 a ∅2).

8080 mikroprocesorová architektura

Funkční bloky mikroprocesoru 8080 jsou zobrazeny ve výše uvedené architektuře a jeho CPU se skládá z následujících funkčních jednotek:

• Logika adres a registrační pole
• Aritmetická a logická jednotka
• Řídicí sekce a registr instrukcí
• Obousměrná, 3 stavová datová sběrnice

Architektura mikroprocesoru 8080

Aritmetická a logická jednotka

ALU obsahuje následující registry:

• 8bitový akumulátor
• 8bitový dočasný akumulátor (TMP)
• 8bitový dočasný registr
• Registr vlajky

Aritmetické, logické a rotační operace se provádějí v ALU. Aritmetická a logická jednotka je napájena dočasným akumulátorem registrů, flip flopem a registrem TMP. Výsledek procesu lze přenést do akumulátoru podobně, ALU také napájí registr příznaků. Registr TMP získává informace z interní sběrnice a poté odesílá data do ALU a také do registru příznaků. Akumulátor lze načíst z interní sběrnice a ALU a přenáší data do dočasného akumulátoru. Vnitřek pomocného klopného obvodu a akumulátoru jsou testovány na desítkovou korekci provedením instrukce Decimal Adjust for Addition.

Sada instrukcí

Sada instrukcí mikroprocesoru 8080 obsahuje pět různých kategorií instrukcí:

• Skupina pro přesun dat: Instrukce pro přesun dat přenáší data mezi registry nebo mezi pamětí a registry.
• Aritmetická skupina: Pokyny pro aritmetickou skupinu Sčítání, odčítání, zvyšování nebo snižování dat do paměti nebo v registrech.
• Logická skupina : Logická skupinová instrukce AND, OR, EX-OR, porovnání, doplnění nebo rotace dat do registrů nebo do paměti.
• Skupina poboček: Nazývá se také jako instrukce pro řízení přenosu. Zahrnuje podmíněné, bezpodmínečné, pokyny k návratu a podružné pokyny k volání a restartování.
• Stoh, stroj a skupina I / O: Tato instrukce obsahuje I / O instrukce, stejně jako instrukce pro udržování příznaků zásobníku a interní kontroly

Pokyny a formáty údajů

Paměť 8080 mikroprocesoru je organizována do 8bitových veličin nazývaných bajty. Každý bajt má exkluzivní 16bitovou binární adresu související s jeho sekvenční pozicí v paměti. 8080 může také sestávat z prvků ROM (paměť pouze pro čtení) a RAM (paměť s náhodným přístupem) a mikroprocesor může přímo adresovat až 65 536 bajtů paměti.

Data v mikroprocesoru 8080 jsou uložena ve formě 8bitových binárních číslic.

Pokud registr obsahuje binární číslo, je nutné najít pořadí, ve kterém jsou bity čísla zapsány. V mikroprocesoru Intel 8080 se BIT 0 označuje jako LSB a BIT 7 jako MSB.

Programové instrukce mikroprocesoru 8080 mohou mít délku jeden bajt, dva nebo tři bajty. Různé bajtové instrukce se musí ukládat do postupných paměťových míst. Jako adresa pokynů se vždy použije adresa prvního bajtu. Správný formát instrukce závisí na konkrétní operaci, která má být provedena.

Paměť

Celková adresovatelná paměť mikroprocesoru je 64 kB a zásobník programové a datové paměti zabírají stejný paměťový prostor.

• V paměti programu lze program umístit kdekoli v paměti, instrukce skoku a větvení může používat 16bitové adresy, tj. Lze je použít k větvení / skoku kdekoli v paměti 64 kB. Všechny tyto pokyny používají úplné adresování.
• V datové paměti procesor vždy používá 16bitové adresy, takže data lze umístit kdekoli.
• Zásobník paměti je neúplný pouze velikostí paměti, stack se zvyšuje dolů.

Stavové příznaky

Flag je 8bitový registr s pěti 1bitovými příznaky. Existuje pět typů příznaků spojených s implementací instrukcí na mikroprocesoru 8080. Jsou to znaménko, nula, parita, přenos a pomocný přenos a tyto příznaky jsou představovány 1bitovým registrem v CPU. Příznak je nastaven vynucením bitu na 1 a resetováním vynucením bitu na 0.

• Nulový příznak: Pokud má výsledek instrukce hodnotu „0“, nastaví se tento nulový příznak, jinak se vynuluje.
• Znamení znaménka: Pokud má bit MSB instrukce hodnotu „1“, je tento příznak nastaven, jinak je resetován.
• Příznak parity: Pokud má počet nastavených bitů ve výsledku sudou hodnotu, je tento příznak nastaven, jinak se vynuluje.
• Carry Flag: Pokud došlo k přenosu během výpůjčky, sčítání, odčítání nebo porovnávání, je tento příznak nastaven, jinak je resetován.
• Pomocné přenášení: Pokud byl výsledek proveden od 3 do 4 bitů, je tento příznak nastaven jinak, vynuluje se.

Přerušení

Procesor udržuje maskovatelné přerušení . Když dojde k přerušení, procesor načte jednu instrukci ze sběrnice často jednu z těchto instrukcí:

• V pokynech RST (RST0 - RST7) procesor uloží proud počítadlo programů do zásobníku a větví na paměťové místo N * 8 (kde N je 3-bitové číslo od 0 do 7 dodávané s instrukcí RST).
• CALL instrukce je 3 bajtová instrukce, kde procesor volá podprogram, jehož adresa je zejména ve druhém a třetím bajtu instrukce.

Pomocí pokynů EI a DI lze přerušení povolit nebo zakázat.

Mikroprocesor Intel 8080 je tedy nástupcem procesoru Intel 8008. Původní verze mikroprocesoru měla chybu. Poté, co došlo k chybě, Intel vydal aktualizovanou verzi CPU, která mohla řídit standardní zařízení TTL. Jedná se o mikroprocesor 8080 a jeho architekturu. Na základě informací uvedených v tomto článku se čtenáři vyzývají, aby své návrhy, zpětné vazby a komentáře zveřejňovali v níže uvedené sekci komentářů.

Fotografické kredity:

• 8080 mikroprocesor od antiquetech
• Architektura mikroprocesoru 8080 od blogspot