5.5. Архитектура однокристального микропроцессора intel-8080
Появление новых более совершенных моделей микропроцессоров становилось возможным благодаря непрерывному совершенствованию технологии изготовления БИС. Каждая новая модель, как правило, включала в себя новые структурные элементы, их более сложные варианты. Однако интересно то, что построение всех современных микропроцессоров основано на тех же базовых принципах и структурных решениях, которые были заложены еще при появлении первых из них. Поэтому изучение микропроцессоров и принципов функционирования микропроцессорной техники целесообразно начинать с рассмотрения первых простейших микропроцессоров. Базовой моделью, которую используют в большинстве случаев для начального ознакомления с этой техникой, является микропроцессор Intel-8080 и его отечественный функциональный аналог К580ВМ80.
Выше на рис. 15 уже приводилась обобщенная структура микропроцессора, отражающая состав и взаимодействие его элементов. Хотя эта схема и не лишена упрощений, она достаточно хорошо отражает организацию 8-разрядного однокристального микропроцессора. Если пренебречь некоторыми упрощениями, то фактически именно такую структуру имеет микропроцессор Intel-8080.
Он имеет 8-разрядную шину данных и 16-ти разрядную шину адреса. Обмен информацией между регистрами и другими блоками микропроцессора производится через внутреннюю восьмиразрядную шину данных, причем передача команд и передача данных разделены во времени.
Иногда, говоря о структуре микропроцессора, пользуются понятием «модель для программиста». Она включает в себя перечень только тех элементов, которые доступны программно, связи между элементами при этом не показываются. Программная модель микропроцессора Intel-8080 приведена на рис.16.
Р и с. 16. Программная модель микропроцессора Intel-8080
Данный микропроцессор имеет в своем составе восемь РОН и один аккумулятор. Два РОН – регистры W и Z предназначены для кратковременного хранения данных во время выполнения команды (эти регистры недоступны программисту), остальные шесть РОН – регистры В, С, D, Е, Н и L. В каждом регистре помещается один байт. Попарное использование регистров B и С, D и E, H и L дает возможность проводить обработку двухбайтовых слов.
Все арифметические и логические операции в нем осуществляет 8-разрядное АЛУ. К АЛУ подключены регистр признаков, предназначенный для хранения и анализа признаков результата операции, и схема десятичной коррекции, позволяющая проводить обработку данных в двоично-десятичном коде.
Микропроцессор Intel-8080 имеет 78 базовых команд. Под базовой понимают команду, которая определяет выполняемую операцию без учета модификаций данной команды за счет использования различных режимов адресации. Общее количество команд 244. На рис. 17 представлены форматы команд этого микропроцессора.
Р и с. 17. Форматы команд микропроцессора Intel-8080
Команды микропроцессора Intel-8080 оперируют с пятью признаками состояния: НУЛЬ (Zero – Z), ЗНАК (Sign – S), ПАРИТЕТ (Parity – P), ПЕРЕНОС (Carry – C), ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС (Auxiliary Carry – AC), каждый из которых занимает 1 бит регистра признаков. Признак имеет место, если данный бит установлен в состояние 1; признак отсутствует, если данный бит установлен в состояние 0.
Данный микропроцессор имеет отдельные адресные пространства памяти и устройств ввода-вывода. Обращение к УВВ ведется по командам IN (Input) и OUT (Output). Причем эти команды двухбайтные, т. е. на адрес в команде отводится только один байт и, следовательно, число устройств ввода-вывода, к которым может адресоваться микропроцессор, ограничивается 256. При выполнении этих команд адрес УВВ формируется микропроцессором на младших восьми разрядах адресной шины (рис.18).
