ארכיטקטורת המיקרו-מעבד 8085: עבודה ויישומיה

ההמצאה הראשונה של המעגל המשולב הייתה בשנת 1959 והנציחה את ההיסטוריה של המיקרו-מעבדים. והמיקרו-מעבד הראשון שהומצא היה אינטל 4004 בשנת 1971. הוא מכונה אפילו כיחידת עיבוד מרכזית (CPU) בה משולבים רכיבים היקפיים למחשב על שבב אחד. זה כולל רושמים, אוטובוס בקרה, שעון, ALU, קטע בקרה ויחידת זיכרון. עברו דורות רבים, הדור הנוכחי של המעבד הצליח לבצע משימות חישוביות גבוהות המשתמשות גם במעבדי 64 סיביות. זוהי הערכה קצרה של המיקרו-מעבדים והסוג היחיד עליו נדבר היום הוא ארכיטקטורת המעבד 8085.

מהו המעבד 8085?

באופן כללי, ה- 8085 הוא 8 סיביות מיקרו - מעבד, והיא הושקה על ידי צוות אינטל בשנת 1976 בעזרת טכנולוגיית NMOS. מעבד זה הוא הגרסה המעודכנת של המיקרו-מעבד. התצורות של מעבד 8085 כולל בעיקר אוטובוס נתונים -8 ביט, כתובת אוטובוס -16 ביט, דלפק התוכנית -16 סיביות, מצביע ערימה -16 סיביות, רושם אספקת מתח של 8 סיביות, + 5 וולט, ופועל ב -3.3 מגה-הרץ קטע יחיד CLK. היישומים של מעבד 8085 מעורבים בתנורי מיקרוגל, מכונות כביסה, גאדג'טים וכו ' תכונות של המעבד 8085 להלן:

• מיקרו-מעבד זה הוא מכשיר בעל 8 סיביות המקבל, מפעיל או מוציא מידע של 8 סיביות בגישה בו זמנית.
• המעבד מורכב מקווי כתובות ונתונים של 16 ביט ו -8 ביט וכך קיבולת המכשיר היא 2¹⁶שהוא 64KB זיכרון.
• זה בנוי ממכשיר שבב NMOS יחיד ויש לו 6200 טרנזיסטורים
• בסך הכל קיימים 246 קודים תפעוליים ו -80 הוראות
• מכיוון שלמעבד 8085 יש קווי כתובת קלט / פלט של 8 סיביות, יש לו את היכולת לטפל ב -2⁸= 256 יציאות קלט ופלט.
• המעבד הזה זמין באריזת DIP של 40 פינים
• על מנת להעביר מידע עצום מ- I / O לזיכרון ומזיכרון ל- I / O, המעבד חולק את האוטובוס שלו עם בקר ה- DMA.
• יש לו גישה שבה הוא יכול לשפר את מנגנון הטיפול בהפרעה
• מעבד 8085 יכול אפילו להיות מופעל כמחשב בעל שלושה שבבים באמצעות תמיכה במעגלי IC 8355 ו- IC 8155.
• יש לו מחולל שעון פנימי
• זה פועל במחזור שעון עם מחזור חובה של 50%

ארכיטקטורת המיקרו-מעבד 8085

הארכיטקטורה של המעבד 8085 כוללת בעיקר את יחידת התזמון והבקרה, יחידת חשבון ולוגיקה, מפענח, רישום הוראות, בקרת הפרעה, מערך רישומים, בקרת קלט / פלט סדרתי. החלק החשוב ביותר של המעבד הוא יחידת העיבוד המרכזית.

8085 אדריכלות

פעולות המעבד 8085

הפעולה העיקרית של ALU היא חשבונית וגם לוגית הכוללת חיבור, תוספת, חיסור, ירידה, פעולות לוגיות כמו AND, OR, Ex-OR , השלמה, הערכה, משמרת שמאלה או משמרת ימין. הן הרישומים הזמניים והן המצברים משמשים להחזקת המידע לאורך כל הפעולות ואז התוצאה תישמר בתוך המצבר. הדגלים השונים מסודרים או מסודרים מחדש על סמך תוצאות הפעולה.

רושמי דגלים

הדגל רושם של מעבד 8085 מסווגים לחמישה סוגים כלומר סימן, אפס, נשיאת עזר, זוגיות ונשיאה. מיקומי הסיביות הוקצו לדגלים מסוג זה. לאחר הפעלת ALU, כאשר התוצאה של הסיבית המשמעותית ביותר (D7) היא אחת, אז יסודרו את דגל הסימן. כאשר פעולת תוצאת ה- ALU היא אפסה, נקבעו דגלי האפס. כאשר התוצאה אינה אפסית, דגלי האפס יתאפסו.

8085 רישומי דגל המיקרו-מעבד

בתהליך אריתמטי, בכל פעם שמייצרים נשיאה עם הנשנוש הנמוך יותר, יוגדר דגל נשיאה מסוג עזר. לאחר פעולת ALU, כאשר לתוצאה יש מספר זוגי אז יוגדר דגל הזוגיות, או שהוא מאופס. כאשר תוצאה של תהליך חשבוני בנשיאה, אז נקבע דגל נשיאה, אחרת הוא יאופס. בין חמשת סוגי הדגלים, הדגל מסוג AC משמש בחלק הפנימי המיועד לחשבון BCD, כמו גם ארבעה דגלים שנותרו משמשים יחד עם היזם כדי לוודא את תנאי התוצאה של התהליך.

יחידת בקרה ותזמון

יחידת הבקרה והתזמון מתואמת עם כל פעולות המיקרו-מעבד לפי השעון ונותנת את אותות הבקרה הנדרשים עבור תִקשׁוֹרֶת בין המיקרו-מעבד כמו גם ציוד היקפי.

מפענח ומרשם הוראות
כאשר הזמנה מתקבלת מהזיכרון לאחר מכן היא ממוקמת בפנקס ההוראות, ומקודדת ומפענחת למחזורי מכשיר שונים.

רישום מערך

המטרה הכללית לתכנות רישומים מסווגים למספר סוגים מלבד המצבר כגון B, C, D, E, H ו- L. אלה משמשים כרישומי 8 סיביות, אחרת מצמידים את מלאי סיביות הנתונים l6. הזוגות המותרים הם BC, DE & HL, ורישומי ה- W & Z לטווח הקצר משמשים במעבד ולא ניתן להשתמש בו עם המפתח.

רושמים למטרות מיוחדות

רישומים אלה מסווגים לארבעה סוגים, כלומר מונה תוכנית, מצביע מחסנית, רישום תוספת או צמצום, מאגר כתובות או מאגר נתונים.

דלפק התוכנית

זהו הסוג הראשון של רישום למטרות מיוחדות ורואה כי ההוראה מבוצעת על ידי המעבד. כאשר ה- ALU השלים את ביצוע ההוראות, המיקרו-מעבד מחפש אחר הוראות לביצוע. לפיכך, תהיה דרישה להחזיק את כתובת ההוראות הבאה שתבוצע על מנת לחסוך זמן. מעבד מגביר את התוכנית בעת ביצוע הוראה, ולכן עמדת הנגד לכתובת זיכרון ההוראות הבאה הולכת להתבצע ...

ערימת מצביע בשנת 8085

מצביע SP או מחסנית הוא רישום של 16 סיביות ומתפקד בדומה לערימה, שמגדילים או יורדים כל הזמן עם שניים לאורך תהליכי הדחיפה והפופ.

רישום תוספת או ירידה

תוכן הרישום של 8 סיביות או שניתן להגדיל או להקטין מיקום זיכרון עם אחד. רישום 16 סיביות שימושי לתכנית הגדלה או הקטנה דלפקים כמו גם ערימת מצביעים לרשום תוכן עם אחד. ניתן לבצע פעולה זו בכל עמדת זיכרון או כל סוג של רישום.

מאגר כתובות ומאגר נתונים

מאגר כתובת מאחסן את המידע שהועתק מהזיכרון לצורך הביצוע. שבבי הזיכרון והקלט / פלט משויכים לאוטובוסים אלה ואז המעבד יכול להחליף את הנתונים המועדפים על ידי שבבי קלט / פלט וזיכרון.

כתובת אוטובוס ואוטובוס נתונים

אוטובוס הנתונים שימושי בהובלת המידע הקשור שאמור להצטייד. זה דו כיווני, אבל אוטובוס הכתובות מציין את המיקום שבו יש לאחסן אותו והוא חד כיווני, שימושי להעברת המידע כמו גם להתקני קלט / פלט כתובת.

יחידת תזמון ובקרה

ניתן להשתמש ביחידת התזמון והבקרה כדי לספק את האות לארכיטקטורת המעבד 8085 להשגת התהליכים המסוימים. יחידות התזמון והבקרה משמשות לשליטה במעגלים הפנימיים והחיצוניים. אלה מסווגים לארבעה סוגים, כלומר יחידות בקרה כמו RD 'ALE, READY, WR', יחידות מצב כמו S0, S1 ו- IO / M ', DM כמו HLDA ויחידת HOLD, יחידות RESET כמו RST-IN ו- RST-OUT .

תרשים סיכה

8085 זה הוא מעבד בן 40 פינים, כאשר אלה מסווגים לשבע קבוצות. בעזרת דיאגרמת הסיכה של המעבד 8085 למטה, ניתן לדעת את הפונקציונליות והמטרה בקלות.

תרשים סיכות 8085

אוטובוס נתונים

הפינים בין 12 ל -17 הם פינים של אוטובוס הנתונים שהם AD₀- ל₇, זה נושא את מינימום 8-bit נתונים וכתובת אוטובוס.

כתובת אוטובוס

הפינים מ -21 עד 28 הם פינים של אוטובוס הנתונים שהם A₈- ל_{חֲמֵשׁ עֶשׂרֵה}, זה נושא את הנתונים החשובים ביותר של 8 סיביות וכתובת אוטובוס.

סטטוס וסימני הבקרה

על מנת לגלות את התנהגות הפעולה, האותות הללו נחשבים בעיקר. במכשירי 8085 ישנם 3 כל אחד מאותות השליטה והמצב.

מחקר ופיתוח - זה האות המשמש לוויסות פעולת READ. כאשר הסיכה עוברת לשפל, זה מסמל את קריאת הזיכרון שנבחר.

WR - זהו האות המשמש לוויסות פעולת WRITE. כאשר הסיכה עוברת לשפל, זה מסמל שמידע אוטובוס הנתונים נכתב למיקום הזיכרון שנבחר.

אבל - ALE תואם אות אות נעילת כתובת. אות ה- ALE גבוה בזמן מחזור השעון הראשוני של המכונה וזה מאפשר ל 8 ביטים האחרונים של הכתובת להיסגר עם הזיכרון או התפס החיצוני.

אני / ז - זהו אות הסטטוס שמזהה אם הכתובת שתוקצה עבור קלט / פלט או עבור התקני זיכרון.

מוּכָן - סיכה זו משמשת כדי לציין אם ציוד היקפי מסוגל להעביר מידע או לא. כאשר הסיכה הזו גבוהה, היא מעבירה נתונים ואם זה נמוך, מכשיר המעבד צריך להמתין עד שהסיכה תעבור למצב גבוה.

ס₀ו- S₁ פינים - פינים אלה הם אותות המצב המגדירים את הפעולות שלהלן ואלה:

אותות שעון

CLK - זהו אות הפלט שהוא סיכה 37. זה מנוצל אפילו במעגלים משולבים דיגיטליים אחרים. תדר אות השעון דומה לתדר המעבד.

X1 ו- X2 - אלה אותות הכניסה בסיכות 1 ו -2. בסיכות אלה יש חיבורים עם המתנד החיצוני שמפעיל את מערכת המעגלים הפנימית של המכשיר. פינים אלה משמשים לייצור השעון הנדרש לפונקציונליות המיקרו-מעבד.

אפס את האותות

ישנם שני סיכות איפוס שהן Reset In ו- Reset Out בסיכות 3 ו- 36.

אפס מחדש - סיכה זו מסמנת את איפוס מונה התוכנית לאפס. כמו כן, סיכה זו מאפסת את כפכפי ה- HLDA וסיכות ה- IE. יחידת עיבוד הבקרה תהיה במצב איפוס עד שה RESET לא יופעל.

אפס - סיכה זו מסמנת שהמעבד במצב איפוס.

אותות קלט / יציאה טוריים

SID - זהו אות קו הנתונים הקלט הסדרתי. המידע שנמצא בקו נתונים זה נלקח לתוך ה- 7^הקצת מ- ACC כאשר מתבצעת פונקציונליות RIM.

טִפֵּשׁ - זהו אות קו הנתונים הפלט הסידורי. 7 של ה- ACC^הbit הוא הפלט על קו הנתונים SOD כאשר מבוצעת פונקציונליות SIIM.

יזום חיצוני וקוטע אותות

HLDA - זה האות לאישור HOLD המסמל את האות שהתקבל לבקשת HOLD. כאשר הבקשה מוסרת, הסיכה עוברת למצב נמוך. זהו סיכת הפלט.

לְהַחזִיק - סיכה זו מצביעה על כך שהמכשיר האחר זקוק לשימוש בנתונים וכתובת אוטובוסים. זהו סיכת הקלט.

INTA - סיכה זו היא אישור ההפסקה שמופנה על ידי מכשיר המעבד לאחר קבלת סיכת ה- INTR. זהו סיכת הפלט.

IN - זהו אות בקשת ההפסקה. יש לו עדיפות מינימלית בהשוואה לאיתותי הפרעה אחרים.

TRAP, RST 5.5, 6.5, 7.5 - כל אלה הם סיכות הפסקת הקלט. כאשר מזהים את אחד מסיכות ההפסקה, האות הבא תפקד מהמיקום הקבוע בזיכרון בהתבסס על הטבלה שלהלן:

רשימת העדיפויות של אותות הפסקה אלה היא

TRAP - הגבוה ביותר

RST 7.5 - גבוה

RST 6.5 - בינוני

RST 5.5 - נמוך

INTR - הנמוך ביותר

אותות אספקת החשמל הם Vcc ו Vss שהם + 5V וסיכות קרקע.

הפרעה במיקרו-מעבד 8085

תרשים תזמון של 8085 מיקרו-מעבד

כדי להבין בבירור את פעולתו וביצועיו של המיקרו-מעבד, תרשים התזמון הוא הגישה המתאימה ביותר. באמצעות דיאגרמת התזמון קל לדעת את פונקציונליות המערכת, את הפונקציונליות המפורטת של כל הוראה וביצוע, ואחרות. דיאגרמת התזמון היא התצוגה הגרפית של ההוראות היא צעדים המתאימים לזמן. זה מסמל את מחזור השעון, פרק הזמן, אוטובוס הנתונים, סוג הפעולה כגון RD / WR / Status ומחזור השעון.

בארכיטקטורת המיקרו-מעבד 8085, כאן נבחן את דיאגרמות התזמון של קלט / פלט RD, קלט / פלט WR, זיכרון RD, זיכרון WR ואחזור אופקודים.

אחזור אופקוד

תרשים התזמון הוא:

אחזור אופקוד במיקרו-מעבד 8085

אני / O קרא

תרשים התזמון הוא:

קלט קריאה

אני / O כותב

תרשים התזמון הוא:

כתיבת קלט

קריאת זיכרון

תרשים התזמון הוא:

קריאת זיכרון

זיכרון כתוב

תרשים התזמון הוא:

זיכרון כתוב במעבד 8085

עבור כל דיאגרמות התזמון הללו, המונחים הנפוצים הם:

מחקר ופיתוח - כאשר הוא גבוה, המשמעות היא שהמעבד אינו קורא נתונים, או כאשר הוא נמוך, פירוש הדבר שהמעבד קורא נתונים.

WR - כאשר הוא גבוה, המשמעות היא שהמעבד אינו כותב נתונים, או כאשר הוא נמוך, פירוש הדבר שהמעבד כותב נתונים.

אני / ז - כאשר הוא גבוה, המשמעות היא שהמכשיר מבצע פעולת קלט / פלט, או כאשר הוא נמוך, פירוש הדבר שהמעבד המעבד מבצע פעולת זיכרון.

אבל - אות זה מרמז על זמינות כתובת תקפה. כאשר האות גבוה, הוא מתפקד כאוטובוס כתובות, או כשהוא נמוך, הוא מתפקד כאוטובוס נתונים.

S0 ו- S1 - מסמל את סוג מחזור המכונה שמתבצע.

שקול את הטבלה הבאה:

סט הוראות הדרכה למעבד 8085

ה סט הוראות 8085 ארכיטקטורת המיקרו-מעבד אינה אלא קודי הוראות המשמשים להשגת משימה מדויקת, ומערכות ההוראות מסווגות לסוגים שונים, כלומר הוראות בקרה, לוגיות, הסתעפות, חשבון והעברת נתונים.

טיפול במצבים של 8085

מצבי ההתייחסות של 8085 מיקרו-מעבדים ניתן להגדיר את הפקודות המוצעות על ידי מצבים אלה המשמשים לציון המידע בצורות שונות מבלי לשנות את התוכן. אלה סווגו לחמש קבוצות, כלומר מצבי התייחסות מיידית, רישום, ישיר, עקיף ומרומז.

מצב טיפול מיידי

כאן, אופרנד המקור הוא המידע. כאשר המידע הוא של 8 סיביות, ההוראה היא של 2 בתים. אחרת, כאשר המידע הוא של 16 סיביות, אז ההוראה היא של 3 בתים.

שקול את הדוגמאות הבאות:

MVI B 60 - זה מרמז על העברת תאריך 60H במהירות לרישום B

כתובת JMP - זה מרמז על קפיצה מהירה של כתובת האופראנד

רשום מצב כתובת

כאן, המידע שיש להפעיל מופיע ברשומות והאופרנדים הם הרישומים. לכן, הפעולה מתבצעת בתוך מספר רושמים של המעבד.

שקול את הדוגמאות הבאות:

INR B - זה מרמז על הגדלת תוכן B של הרישום על ידי ביט אחד

MOV A, B - זה מרמז על העברת תוכן מרשם B ל- A

ADD B - זה מרמז שמתווספים רישום A ורשום B וצוברים את הפלט ב- A

כתובת JMP - זה מרמז על קפיצה מהירה של כתובת האופראנד

מצב כתובת ישירה

כאן המידע שיש להפעיל קיים במיקום הזיכרון, והאופראנד נחשב ישירות כמיקום הזיכרון.

שקול את הדוגמאות הבאות:

LDA 2100 - זה מרמז על טעינת תוכן מיקום זיכרון לצבר A

IN 35 - זה מרמז על קריאת המידע מהנמל שיש לו כתובת 35

מצב כתובת עקיף

כאן, המידע שיש להפעיל קיים במיקום הזיכרון, והאופראנד נחשב בעקיפין כזוג הרישום.

שקול את הדוגמאות הבאות:

LDAX B - זה מרמז על העברת תוכן של רישום B-C לצבר
LXIH 9570 - זה מרמז על טעינה מיידית של זוג ה- H-L עם כתובת המיקום 9570

מצב טיפול מרומז

כאן האופרנד מוסתר והמידע שיש להפעיל קיים בנתונים עצמם.

דוגמאות לכך הן:

RRC - רמזים של מצבר A מסתובב למיקום הנכון בסיבית אחת

RLC - משתמע מצבר מסתובב A למצב שמאל על ידי ביט אחד

יישומים

עם התפתחותם של מכשירי המיקרו-מעבדים, חל מעבר ומעבר עצום בחייהם של אנשים רבים ברחבי ענפים ותחומים מרובים. כמו בגלל העלות האפקטיבית של המכשיר, המשקל המינימלי והשימוש בהספק מינימום, המעבדים הללו נמצאים בשימוש עצום בימינו. הבה נבחן את יישומים של ארכיטקטורת המעבד 8085 .

מכיוון שארכיטקטורת המעבד 8085 כלולה בערכת ההוראות הכוללת הוראות בסיסיות מרובות כמו Jump, Add, Sub, Move, ואחרים. בעזרת ערכת הוראות זו, ההוראות מורכבות בשפת תכנות המובנת למכשיר התפעולי ומבצעת פונקציות רבות כמו חיבור, חלוקה, כפל, מעבר לנשיאה ורבים. מסובך עוד יותר יכול להיעשות גם באמצעות מעבדים אלה.

יישומים הנדסיים

היישומים המשתמשים במעבד הם במכשירים לניהול תעבורה, שרתי מערכת, ציוד רפואי, מערכות עיבוד, מעליות, מכונות ענק, מערכות הגנה, תחום חקירות ובמעט מערכות נעילה יש כניסה ויציאה אוטומטיות.

תחום רפואי

השימוש העיקרי במיקרו-מעבדים בתעשייה הרפואית הוא במשאבת האינסולין בה המעבד מווסת את המכשיר הזה. היא מפעילה פונקציות מרובות כמו אחסון חישובים, עיבוד מידע שמתקבל מחיישני ביו ובדיקת התוצאות.

תִקשׁוֹרֶת

• בתחום התקשורת, גם התעשייה הטלפונית היא הקריטית והמשפרת ביותר. כאן, מיקרו-מעבדים נכנסים לשימוש במערכות טלפוניות דיגיטליות, מודמים, כבלי נתונים ובמרכזיות טלפון, ורבים אחרים.
• היישום של המיקרו-מעבד במערכת הלוויין, טלוויזיה אפשרה אפשרות גם לשיחת ועידה טלפונית.
• אפילו במערכות רישום חברות תעופה ורכבות משתמשים במיקרו-מעבדים. LAN ו- WAN לייצור תקשורת של נתונים אנכיים על פני מערכות המחשב.

מכשירי חשמל

מוח המחשב הוא הטכנולוגיה של המיקרו-מעבדים. אלה מיושמים בסוגים השונים של מערכות כמו במיקרו מחשבים למגוון מחשבי העל. בתעשיית המשחקים, מספר רב של הוראות משחק מפותחות באמצעות מעבד.

טלוויזיות, אייפד, בקרות וירטואליות אפילו כוללות מיקרו-מעבדים אלה לביצוע הוראות ופונקציות מורכבות.

לפיכך, מדובר בסך הכל בארכיטקטורת 8085 מיקרו-מעבדים. מהמידע לעיל לבסוף, אנו יכולים להסיק זאת 8085 תכונות מיקרו-מעבד האם מדובר במעבד 8 סיביות, סגור עם 40 פינים, משתמש במתח אספקה ​​+ 5 וולט לצורך הפעולה. הוא מורכב מצביע הערימה של 16 סיביות ומונה התוכניות, ומערכות הוראות 74, ורבים אחרים. הנה שאלה בשבילך, מה זה סימולטור מיקרו-מעבד 8085 ?