Εισαγωγή στον μικροεπεξεργαστή 8080 και την αρχιτεκτονική του

Ο μικροεπεξεργαστής 8080 σχεδιάστηκε από τον Masatoshi Shima και ο Federico Faggin Stan Mazor συνέβαλε στο σχεδιασμό ενός chip. Το 1972, η εργασία σε μικροεπεξεργαστή 8080 ήταν σε εξέλιξη και η CPU κυκλοφόρησε τον Απρίλιο του 1974. Η αρχική έκδοση του 8080 είχε σφάλμα ότι μπορούσε να οδηγήσει μόνο συσκευές TTL χαμηλής ισχύος. Μετά την ανακάλυψη του σφάλματος, η ενημερωμένη έκδοση του CPU-8080A κυκλοφόρησε από την Intel, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει τυπικές συσκευές TTL.

8080 Μικροεπεξεργαστής

Το Intel 8080 / 808A δεν ήταν αντικειμενικός κώδικας, ταιριάζει καλά με το 8008, αλλά ο πηγαίος κώδικας του ταιριάζει καλά με αυτό. Παρόμοια με τον μικροεπεξεργαστή 8008, ο επεξεργαστής 8080 έχει την ίδια λογική επεξεργασίας διακοπής. Το μέγιστο μέγεθος μνήμης στον μικροεπεξεργαστή Intel 8080 αυξήθηκε από 16 KB σε 64 KB. Ο μικροεπεξεργαστής 8080 ήταν πολύ μοντέρνος και ήταν δεύτερος από πολλές εταιρείες. Γενετικά αντίγραφα του επεξεργαστή 8080 δημιουργήθηκαν στην Πολωνία, την ΕΣΣΔ, την CSSR, τη Ρουμανία και την Ουγγαρία. Στην εποχή μας διαφορετικοί τύποι μικροεπεξεργαστών διαθέσιμες οι οποίες αποτελούν πρόοδο σε αυτόν τον επεξεργαστή.

8080 Μικροεπεξεργαστής

Διάγραμμα καρφιτσών 8080

Ένας μικροεπεξεργαστής ενσωματώνει τις λειτουργίες των υπολογιστών CPU σε ένα μόνο IC. Είναι μια προγραμματιζόμενη συσκευή που δέχεται τα ψηφιακά δεδομένα ως είσοδο, επεξεργάζεται σύμφωνα με τις εντολές που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη της και δίνει αποτελέσματα ως έξοδο. ο ιστορικό του μικροεπεξεργαστή από τεχνική άποψη, η εστίαση σε διαφορετικές εταιρείες και ανταγωνιστές του μικροεπεξεργαστή περιλαμβάνει διάφορα στάδια ενσωματωμένος σχεδιασμός μικροεπεξεργαστή .

Ένας μικροεπεξεργαστής 8080 είναι ένας παράλληλος επεξεργαστής 8-bit και αυτός ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιείται σε συστήματα ψηφιακών υπολογιστών γενικής χρήσης. Αποτελείται από ένα ενιαίο τσιπ ολοκλήρωσης μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιώντας τη διαδικασία MOS πύλης πυριτίου Ν-καναλιών της Intel. Ο μικροεπεξεργαστής 8080 αποτελείται από 40 ακίδες και ο μικροεπεξεργαστής μεταφέρει εσωτερικές πληροφορίες και δεδομένα μέσω ενός δίαυλου δεδομένων 3 καταστάσεων αμφίδρομου 8-bit (D0-D7). Οι διευθύνσεις περιφερειακών συσκευών και οι διευθύνσεις μνήμης μεταδίδονται μέσω ενός διαύλου διευθύνσεων 3-bit 16-bit (A0-A15).

Έξι έξοδοι ελέγχου και χρονισμού WAIT, HLDA, WAIT, DBIN, SYNC και WR προέρχονται από τον μικροεπεξεργαστή 8080, ενώ οι είσοδοι ελέγχου (HOLD, READY, RESET, (WR) ̅ και INT), εισόδους ισχύος (+12, +5, - 5 και GND), και οι είσοδοι ρολογιού (∅1 και ∅2) γίνονται αποδεκτές από το 8080.

Αρχιτεκτονική 8080 μικροεπεξεργαστή

Τα λειτουργικά μπλοκ του μικροεπεξεργαστή 8080 παρουσιάζονται στην παραπάνω αρχιτεκτονική και η CPU του αποτελείται από τις ακόλουθες λειτουργικές μονάδες:

• Λογική Διεύθυνσης και Εγγραφή Πίνακας
• Μονάδα αριθμητικής και λογικής
• Τμήμα ελέγχου και μητρώο οδηγιών
• Διμελής, 3 State Data Bus Buffer

Αρχιτεκτονική Μικροεπεξεργαστή 8080

Μονάδα αριθμητικής και λογικής

Η ALU περιλαμβάνει τα ακόλουθα μητρώα:

• Συσσωρευτής 8-bit
• Προσωρινός συσσωρευτής 8-bit (TMP)
• Προσωρινό μητρώο 8-bit
• Μητρώο σημαιών

Οι λειτουργίες αριθμητικής, λογικής και περιστροφής εκτελούνται στο ALU. Η αριθμητική και λογική μονάδα τροφοδοτείται από τον προσωρινό συσσωρευτή των καταχωρητών, τη μεταφορά flip flop και τον καταχωρητή TMP. Το αποτέλεσμα της διαδικασίας μπορεί να μεταδοθεί στον συσσωρευτή παρόμοια, η ALU τροφοδοτεί επίσης τον καταχωρητή σημαίας. Ο καταχωρητής TMP λαμβάνει πληροφορίες από το εσωτερικό δίαυλο και, στη συνέχεια, στέλνει τα δεδομένα στο ALU και επίσης στο μητρώο σημαιών. Ο συσσωρευτής μπορεί να φορτωθεί από τον εσωτερικό δίαυλο και το ALU και μεταφέρει δεδομένα στον προσωρινό συσσωρευτή. Το εσωτερικό του βοηθητικού flip flop και του συσσωρευτή ελέγχονται για δεκαδική διόρθωση εκτελώντας μια εντολή Decimal Adjust for Addition.

Σύνολο οδηγιών

Το σετ εντολών μικροεπεξεργαστή 8080 περιλαμβάνει πέντε διαφορετικές κατηγορίες οδηγιών:

• Μετακίνηση δεδομένων: Η εντολή μεταφοράς δεδομένων μεταφέρει δεδομένα μεταξύ καταχωρητών ή μεταξύ μνήμης και καταχωρητών.
• Αριθμητική ομάδα: Οδηγίες αριθμητικής ομάδας Προσθήκη, αφαίρεση, αύξηση ή μείωση δεδομένων στη μνήμη ή σε καταχωρητές.
• Λογική ομάδα : Λογική οδηγία ομάδας AND, OR, EX-OR, σύγκριση, συμπλήρωση ή περιστροφή δεδομένων σε καταχωρητές ή στη μνήμη.
• Ομάδα υποκαταστημάτων: Ονομάζεται επίσης ως εντολή μεταφοράς ελέγχου. Περιλαμβάνει οδηγίες υπό όρους, χωρίς όρους, επιστροφές και υποκλήσεις ρουτίνας και επανεκκίνηση.
• Στοίβα, μηχανή και ομάδα I / O: Αυτή η οδηγία περιλαμβάνει οδηγίες εισόδου / εξόδου, καθώς και οδηγίες για τη συντήρηση των σημαιών στοίβας και εσωτερικού ελέγχου

Οδηγίες και μορφές δεδομένων

Η μνήμη του 8080 μικροεπεξεργαστή οργανώνεται σε ποσότητες 8-bit, που ονομάζονται bytes. Κάθε byte έχει μια αποκλειστική δυαδική διεύθυνση 16-bit που σχετίζεται με τη διαδοχική θέση της στη μνήμη. Το 8080 μπορεί επίσης να αποτελείται από στοιχεία ROM (μνήμη μόνο για ανάγνωση) και στοιχεία RAM (μνήμη τυχαίας προσπέλασης), και ο μικροεπεξεργαστής μπορεί να αντιμετωπίσει απευθείας έως και 65.536 byte μνήμης.

Τα δεδομένα σε μικροεπεξεργαστή 8080 αποθηκεύονται με τη μορφή δυαδικών ψηφίων 8-bit.

Όταν ένα μητρώο περιλαμβάνει δυαδικό αριθμό, είναι σημαντικό να βρείτε τη σειρά με την οποία γράφονται τα κομμάτια του αριθμού. Στον μικροεπεξεργαστή Intel 8080, το BIT 0 αναφέρεται ως LSB και το BIT 7 ως MSB.

Οι οδηγίες προγράμματος 8080 μικροεπεξεργαστή μπορεί να έχουν μήκος ένα byte, δύο ή τρία byte. Διαφορετικές οδηγίες byte πρέπει να αποθηκεύονται σε διαδοχικές τοποθεσίες μνήμης. Η διεύθυνση του πρώτου byte χρησιμοποιείται πάντα ως διεύθυνση των οδηγιών. Η σωστή μορφή εντολής εξαρτάται από τη συγκεκριμένη λειτουργία που θα εκτελεστεί.

Μνήμη

Η συνολική διευθυνσιοδοτούμενη μνήμη του μικροεπεξεργαστή είναι 64KB και η στοίβα μνήμες προγράμματος και δεδομένων καταλαμβάνουν τον ίδιο χώρο μνήμης.

• Στη μνήμη προγράμματος, το πρόγραμμα μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε στην κλήση μνήμης, οι εντολές άλματος και κλάδου μπορούν να χρησιμοποιούν διευθύνσεις 16-bit, δηλαδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διακλάδωση / άλμα οπουδήποτε μέσα στη μνήμη 64 KB. Όλες αυτές οι οδηγίες χρησιμοποιούν πλήρη διεύθυνση.
• Στη μνήμη δεδομένων, ο επεξεργαστής χρησιμοποιεί πάντα διευθύνσεις 16-bit έτσι ώστε τα δεδομένα να μπορούν να βρίσκονται οπουδήποτε.
• Στοίβα μνήμης είναι ελλιπής μόνο από το μέγεθος της μνήμης, η στοίβα αυξάνεται.

Σημαίες κατάστασης

Η σημαία είναι ένας καταχωρητής 8-bit με πέντε σημαίες 1-bit. Υπάρχουν πέντε τύποι σημαιών που σχετίζονται με την εφαρμογή οδηγιών στον μικροεπεξεργαστή 8080. Είναι σήμανση, μηδέν, ισοτιμία, μεταφορά και βοηθητική μεταφορά και αυτές οι σημαίες αντιπροσωπεύονται από έναν καταχωρητή 1-bit στην CPU. Η σημαία ορίζεται πιέζοντας το bit σε 1 και επαναφέρετε με την πίεση του bit στο 0.

• Σημαία μηδέν: Εάν το αποτέλεσμα μιας εντολής έχει την τιμή «0», αυτή η σημαία μηδέν έχει οριστεί ή αλλιώς, επαναφέρεται.
• Σημαία σημαδιών: Εάν το bit MSB μιας εντολής έχει την τιμή «1», αυτή η σημαία έχει οριστεί ή αλλιώς, επαναφέρεται.
• Σημαία ισοτιμίας: Εάν ο αριθμός των συνόλου bit στο αποτέλεσμα έχει ομαλή τιμή, αυτή η σημαία έχει οριστεί ή αλλιώς, επαναφέρεται.
• Carry Flag: Εάν υπήρχε μεταφορά κατά τη διάρκεια δανεισμού, προσθήκης, αφαίρεσης ή σύγκρισης, αυτή η σημαία έχει οριστεί ή αλλιώς, επαναφέρεται.
• Auxiliary Carry: Εάν υπήρχε εκτέλεση από το αποτέλεσμα 3-bit έως 4-bit, αυτή η σημαία έχει οριστεί διαφορετικά, επαναφέρεται.

Διακοπές

Ο επεξεργαστής διατηρεί διακοπτόμενες διακοπές . Όταν προκύψει διακοπή, ο επεξεργαστής λαμβάνει συχνά μία εντολή από το δίαυλο μία από αυτές τις οδηγίες:

• Στις οδηγίες RST (RST0 - RST7), ο επεξεργαστής εξοικονομεί ρεύμα μετρητής προγράμματος σε στοίβα και κλάδους στη θέση μνήμης N * 8 (όπου το N είναι ένας αριθμός 3-bit από 0 έως 7 που παρέχεται με την εντολή RST).
• Η οδηγία CALL είναι μια οδηγία 3-byte, όπου ο επεξεργαστής καλεί την υπορουτίνα, η διεύθυνση της οποίας είναι συγκεκριμένη στο δεύτερο και τρίτο byte της εντολής.

Χρησιμοποιώντας τις οδηγίες EI και DI, οι διακοπές μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν.

Έτσι, ο μικροεπεξεργαστής Intel 8080 είναι διάδοχος του επεξεργαστή Intel 8008. Η αρχική έκδοση του μικροεπεξεργαστή είχε σφάλμα. Αφού παρατηρήθηκε το σφάλμα, η Intel κυκλοφόρησε την ενημερωμένη έκδοση της CPU που μπορούσε να οδηγήσει τυπικές συσκευές TTL Πρόκειται για τον μικροεπεξεργαστή 8080 και την αρχιτεκτονική του. Με βάση τις πληροφορίες που δίνονται εδώ σε αυτό το άρθρο, οι αναγνώστες ενθαρρύνονται να δημοσιεύσουν τις προτάσεις τους, τα σχόλιά τους και τα σχόλιά τους στην ενότητα σχολίων που δίνεται παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες:

• 8080 Μικροεπεξεργαστής από antiquetech
• Αρχιτεκτονική Μικροεπεξεργαστή 8080 από blogspot