МПУЭВС. Лекции. Задания / pdf_ПрилПЦиПУ / Приложение Г_Справочный материал МП 1821ВМ85А

1

Приложение Г

Справочный материал МП К1821ВМ85А (8085А)

Г.1 Общие замечания

Микропроцессор i8080А (и его более совершенная модификация i8085А) являются классическими примерами для изучения однокристальных МП с раздельными шинами передачи сигналов адреса, команд, данных,

управления к окружению. Их отечественными аналогами этих моделей соответственно являются МП с обозначениями КР580ВМ80А и К1821ВМ85А.

Микропроцессоры КР580ВМ80А и К1821ВМ85А имеют больше общего по всем показателям архитектуры, чем отличий. Предпочтение в пособии отдано модели МП К1821ВМ85А благодаря таким техническим особенностям, как одно напряжение источника статического питания,

наличие встроенного задающего генератора (с внешней цепью обратной связи) для динамического питания МП, наличие встроенных ресурсов вариантов процессов управления (типов машинных циклов) и хранения кода этих состояний, расширенный набор допустимых вариантов запросов прерываний. Так как в части макетов лабораторного цикла по дисциплине применён МП КР580ВМ80А, то его отличия приводятся по мере рассмотрения базовых показателей архитектуры МП К1821ВМ85А.

Г.2 Структура процессора К1821ВМ85А

Структурная схема МП с сигнальными линиями внешних подключений приведена на рисунке Г.1.

В состав МП К1821ВМ85А входят управляющее устройство (УУ),

операционное устройство (ОУ) и устройство передачи информации (УПИ).

В состав УУ МП К1821ВМ85А и КР580ВМ80А входят:

-блок синхронизации и управления;

-регистр команд;

-дешифратор команд и шифратор машинных циклов

2

-указатели команд (счётчик команд РС) и данных стека (SP);

-иные регистры формирования и хранения адресов данных.

Блок синхронизации и управления, регистр команд, дешифратор команд и шифратор машинных циклов, выполненные по принципам ²жесткой логики², являются автомата управления процессом исполнения команд и обеспечивают генерацию последовательностей управляющих сигналов внутреннего и внешнего управления.

Средства адресации МП УУ представлены указателем адресов команд

РС, указателем данных программного стека SP, регистром адреса. Косвенная адресация данных поддерживается ресурсами регистровой памяти операционного устройства ОУ.

Автомат управления процессом имеет средства поддержки ветвлений

Рисунок Г.1 – Структурная схема МП К1821ВМ85А

процесса программного режима по аппаратным прерываниям, регистровой установки и контроля масок прерываний. Предусмотрены средства переключения в режим предоставления прямого доступа.

Операционное устройство МП К1821ВМ85. представлено следующим составом:

- арифметико-логическим устройством (АЛУ);

3

- регистровой памятью рабочего стола МП в размере одного банка регистров общего назначения, (программно-доступные регистры А

(аккумулятор), B, C, D, E, H, L, два контекстных (программно не доступных)

регистров W, Z, и регистр бинарных признаков F;

В операциях преобразования данных, предусмотренных системой команд, аккумулятор применяется для хранения операнда, результатов операций АЛУ. При выполнении двухместных арифметических и логических операций один из операндов находится в аккумуляторе. Второй операнд может находиться в РОН или в памяти вне МП.

Регистр бинарных признаков сохраняет семь признаков результата текущего преобразования данных: знак - S (Sign), перенос/заём - Cr (Carry),

перенос/заём между тетрадами - Ac (Auxiliery carry), нуль - Z (Zero), четность

- P (Parity), переполнение - V (oVerflow) и вспомогательный знак - As (Auxiliery sign).

В составе УПИ МП имеются средства буферного формирования

(усиление тока, отключение, смена направления передачи по магистрали данных) адреса, адреса/команд/данных, сигналов внешнего управления. В

средствах передачи информации предусмотрены технические ресурсы последовательного побитового ввода/вывода с управлением по программе.

В отличие от МП КР580ВМ80А, вследствие отсутствия необходимого количества контактов на корпусе в МП 1821ВМ85А применено частичное совмещение линий магистрали передачи адреса и линий магистрали передачи команд/данных. По магистральной шине AD7...AD0

(адреса/данных) МП выполняется передача кодов адреса и данных.

Мультиплексирование (переключение во времени) адреса/данных на совмещённой магистрали было унаследовано более поздними моделями микропроцессоров с раздельными шинами (передачи адреса, команд,

данных, управления), однокристальными микроЭВМ и процессорами цифровой обработки сигналов. Формирователь старших разрядов (A15-A8)

адреса переключается в третье (отключенное) состояние на время действия

4

входных управляющих сигналов «Начальной установки» МП (RESET#),

«Запроса прямого доступа» (HOLD) или при получении команды «Останов»

(HLT). По этим же условиям в третье состояние устанавливаются формирователи сигналов AD0-AD7 и формирователи сигналов WR#, RD#, IO/M, INTA#. В первом такте каждого машинного цикла по линиям AD7-AD0

производится вывод младшего байта адреса, а во втором и третьем такта выполняется прием/вывод команд/данных.

Примечание: Суффикс «#» в обозначениях сигналов соответствует низкому логическому уровню активного состояния объявленного сигнала.

Г.3 Спецификация выводов МП. Шины МП

Микропроцессор К1821ВМ85А поддерживает внешние связи через

совокупность, показанных на рисунке Г.2, сигнальных входов/выходов.

По назначению (см. таблицу Г.1) выводы МП делятся на три группы.

активные устройства А (задатчики) обозначение МП К1821ВМ85А

и пассивные устройства П (исполнители). К активным устройствам отнесены те, которые управляют магистралью, т.е. формируют адрес на ША и сигналы управления магистралью на ШУ. Активными на магистрали чаще всего являются МП или контроллер прямого доступа к памяти. Пассивными являются все оставшиеся объекты МПС: память, порты ввода/вывода,

управляемые контроллеры и т.п.

5

Таблица Г.1- Назначение внешних выводов МП К1821ВМ85А

6

7

8

Примечание

Втаблице Г.1 символом «**» обозначены входы, которых нет в модели МП КР580ВМ80А.

Вмодели МП КР580ВМ80А дополнительно к данным таблицы Г.1

имеются выходы сигналов оповещения WAIT («Ожидание»), INTE

(Разрешение прерываний) и выход для сигнала SYNC (Строб сопровождения слова состояния УУ МП – идентификации МЦ).

Согласно принципу организации магистрали в любой момент времени управлять магистралью может только одно из активных устройств, а

управляемым является одно (или несколько) пассивных устройств.

Нарушение этого правила вызывает конфликт на магистрали, который приводит к фатальному сбою в работе МПС, и поэтому недопустим.

Магистральными являются линии передачи старших разрядов адреса А15-А8

и младших разрядов по линиям AD7...AD0.

Рисунок Г.3 – Структура шин и объектов подключений

Сигнал синхронизации ALE (Address Load Enable) процессором выдаётся в первом такте каждого машинного цикла одновременно с размещением на линиях AD7...AD0 младших разрядов кода адреса A7 – A0.

9

Для получения полного кода адреса к началу передачи по линиям

AD7...AD0 кода команд/данных пользователь МП должен применить внешний регистр, для записи в него младшей половины адреса по срезу

сигнала ALE. По окончанию активного состояния сигнала ALE выходы

AD7...AD0 МП, специфицируются как источник или приёмник восьмиразрядной (D7-D0) магистральной ШД. Сигналы на старших линиях шины адреса (А15 - А8) в сочетании с сигнальными выходами регистра-

фиксатора младшей половины адреса образуют код адреса с размерностью

шестнадцать двоичных разрядов. В процессоре КР580ВМ80А

шестнадцатиразрядная шина адреса ША выполнена отдельной от восьмиразрядной ШД и сигнал синхронизации выдачи адреса ALE здесь отсутствует, Код адреса выставляется на шину ША с начала и до окончания текушего обращения к адресуемому объекту.

Сигналы, генерируемые МП на выводах WR#, RD#, IO/M, S0, S1,

позволяют построить ШУ с формированием управляющих сигналов ЧтВ,

ЗПВ, ППр.

Линии доступа к сигнальным входам TRAP, RST5.5, RST6.5, RST7.5

специфицируются, как радиальные. Линии доступа к входу INTR, с числом источников до восьми, и линия выдачи сигнала INTA# специфицируются как магистральные. В процессоре КР580ВМ80А сигнальные входы TRAP, RST5.5,

RST6.5, RST7.5 сигнальный выход INTA# отсутствуют.

Спецификация сигнального входа HOLD (Захват) и выхода HLDA в

МП КР580ВМ80А и К1821ВМ85А аналогична сигналам «Запрос прямого доступа» и «Прямой доступ предоставлен» показанным на рисунке Г.1 для

поддержки режима «Прямой доступ» (ПД).

Для удобства согласования МП с внешними объектами с замедленной

реакцией в моделях КР580ВМ80А и К1821ВМ85А предусмотрен

специальный аппаратный ресурс. Этот ресурс активизируется медленным объектом установкой низкого уровня на сигнальном входе «Готовность»

(READY), как признак не готовности к выдаче или приёму данных. Согласно

10

спецификации входа READY в таблице Г.1 МП. анализирует состояние входа и по необходимости вводит дополнительные такты ожидания до перехода медленного объекта в состояние готовности. В МП КР580ВМ80А, в отличие

от МП К1821ВМ85А имеется выход осведомительного сигнала

«Ожидание».

Для отдельных линий шины ША в порядке понижения старшинства приняты используемые далее обозначения A15...A0. Шина такой размерности, как уже отмечалось, образуется после регистра-фиксатора младшей половины адреса и позволяет адресоваться к 216 ячейкам памяти.

Адресное пространство основной памяти МП составляет 65536 ячеек.

Аналогично для отдельных линий шины ШД в порядке понижения

Размерность ШД оказывая влияние на производительность МП, одинакова для МП КР580ВМ80А и К1821ВМ85А.

В МП К1821ВМ85А на кристалле вместе с процессором размещены аппаратные средства поддержки последовательного обмена данными,

выход SOD (Serial Output Data) с использованием ресурсов неявно адресуемых программно-доступных регистров установки/чтения масок прерываний (в структурной схеме на рисунке Г.1 регистры не показаны), в

которых выделены закреплённые позиции под передаваемые и принимаемые биты.

Г.4 Режимы МП

В МП реализуются программный режим, режим прерывания, режим прямой доступ.

Программный режим это режим работы по командам программы.

Выполнение программы МП осуществляется посредством считывания команд из памяти и выполнения последующих операций записи или