лекции / лекция №1

Микропроцессорная БИС КР580ИК80.

Микропроцессорная БИС КР580ИК80 представляет собой однокристальный 8-разрядный МП с двумя магистралями: однонаправленной 16-разрядной адресной магистралью (МА), двунаправленной 8-разрядной магистралью данных (МД), и 12 сигналами управления (шесть входных и шесть выходных).

Микропроцессорная БИС рассчитана на выполнение логических и арифметических операций с 8-разрядными числами в двоичной и десятичной системах счисления, а также операций с двойной разрядностью (с 16-разряднами числами).

Структурная схема МП БИС КР580ИК80

Д₀ –Д₇ МД (3-10)

БФД

Внутренняя МД (В)

БФРг (8)

РгК

А(8)

Флаги АЛУ

АЛУ

ДК

МС

Z (8)

C (8)

W (8)

B (8)

E(8)

L (8)

D (8)

H

SP (16)

PC (16)

PA (16)

БФА

ДШК

УУ

БФА (8)

R(12)

З.Пр(14) З.ЗХ(13) Г(23) Ф₁(22) Ф₂(15)

А₀-А₁₅ МА

ЗП(18) П(17) РПр(16) П.ЗХ(21) ОЖД(24) С(19)

В состав БИС входят:

1. 8-разрядное арифметическо – логическое устройство (АЛУ);

2. регистр признаков (F) – RS - РП, фиксирующий признаки вырабатываемые АЛУ в процессе выполнения команд;

3. регистр результатов (аккумулятор – А) – РР;

4. регистр аккумулятора (буфер аккумулятора) RGa, БФА;

5. регистр временного хранения операндов (буферный регистр) RGb – БФРг4

6. десятичный корректор (ДК – DAA), выполняющий перевод информации из двоичной в двоично – десятичную форму;

7. регистр команд (РгК), предназначенный для хранения одного байта команды, содержащего код операции;

8. дешифратор команд (ДШК – DCU);

9. блок регистров (БР) предназначен для приема, выдачи и хранения информации в процессе выполнения программ;

10. устройство управления (УУ) – CU формирует управляющие сигналы для работы АЛУ и БР.

МП БИС состоит из следующих функциональных блоков:

1. блок регистров;

2. арифметическо – логический блок (АЛБ);

3. регистр команд и устройства управления (УУ);

4. буферов магистралей данных и адреса (БФД) и (БФА).

Блок регистров

Секция регистров включает шесть 16- разрядных регистров: W, Z, B, C, D, E, H, L, PC (программный счетчик) и SP (указатель стека). Шесть 8-разрядных регистров общего назначения составлены в пары регистров: B, C, D, E, H, L. Они могут быть использованы в программах как отдельные 8-разрядные регистры, а также как три 16-разрядных регистров (B, D, H). Буферные регистры W и Z не являются программно – доступными регистрами и используются для выполнения команд внутри МП БИС (регистр временного хранения информации).

Блок регистров содержит: 16-разрядный буферный регистр адреса (буфер адреса ВА) – БФА; 8-разрядный буферный регистр данных (BD) – БФ; двунаправленный мультиплексор (MUX – MC) для обмена операндами и результатом операций между АЛУ и блоком регистров по внутренней шине данных.

РС – программный счетчик предназначен для хранения текущего адреса команды, который автоматически увеличивается в процессе выполнения команды на 1, 2 или 3 в зависимости от формата выполняемой команды. Программный счетчик РС содержит текущий адрес памяти, к которому обращается программа. Содержание РС автоматически меняется в течение каждого цикла команды.

SP – указатель стека содержит адрес вершины стека, а сам стек может использовать любую зону ОЗУ объемом до 64 Кбайт или специальное ОЗУ, адресуемое сигналом. Указатель стека SP содержит адрес памяти, начиная с которого ее можно применять для хранения и восстановления содержания программно – доступных регистров МП БИС.

АЛБ

Выполняет арифметические и логические операции под воздействием УУ МП БИС. Включает в себя

- 8-разрядное АЛУ;

- схему десятичной коррекции ДК, построенной на базе ПЗУ;

- 8-разрядный регистр признаков F;

- 8-разрядный аккумулятор А;

- буфер аккумулятора БФА;

- буферный регистр БФРг.

от УУ

АЛБ позволяет осуществить арифметические операции сложения, вычитания, а также основные логические операции (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ) и сдвиг. При проведении операций одно число всегда берется из буфера аккумулятора, а другое – из буферного регистра. По результатам выполнения арифметическо – логических операций АЛБ устанавливает в регистре признаков пять разрядов.

Регистр команд РгК и дешифратор команды ДШК

Используются в МП БИС для получения и дешифрации кода команды. При извлечении команды первый байт, содержащий ее код, помещается в регистр команды и поступает на дешифратор команд. Дешифратор совместно с устройством управления и синхросигналами Ф₁ и Ф₂ формирует управляющие сигналы для всех внутренних блоков МП БИС, а также его выходные сигналы управления и состояния.

Обозначение выводов МП

№ выводов	Обозначение	Наимено-вание	Назначение вывода	Тип сигнала	Состоян.
19	СИНХР (С) SYNC	Синхронии- зация	Признак начала машинного цикла (на этом выходе формируется сигнал в начале каждого цикла)	Вых.	1
17	П DBIN	Прием	Признак чтения информации (указывает на готовность МП БИС к приему данных)	Вых.	1
18	PG WR	Выдача	Признак записи информации (указывает на возможность записи данных в УВВ или ЗУ)	Вых.	0
23	Г READY	Готовность	Сигнал готовности ведомого устройства к обмену информацией с МП БИС (при уровне «0» БИС будет находиться в состоянии ожидания)	Вх.	1
24	ОЖД WAIT	Ожидание	Признак ожидания перехода в состояние готовности ведомого устройства МП.	Вых.	1
14	З.Пр INT	Запрос прерывания	Сигнал о необходимости обмена по прерыванию (поступает от внешнего устройства на прерывание выполнения программы и переход на выполнение подпрограмм прерывания. Не воспринимается МП БИС при работе его в режимах ЗАХВАТ ОЖИДАНИЯ или нулевом состоянии внутреннего триггера разрешения прерывания)	Вх.	1
16	Р.Пр INTE	Разрешение прерывания	Сигнал о готовности к обмену по прерыванию *указывает на состояние внутреннего триггера разрешения прерывания МП БИС. Его состояние может быть установлено программно с помощью команд ЕI(разрешить прерывание), DI (запретить прерывание). При уровне «0» на выходе Р.Пр. прием запросов на прерывание МП БИС невозможен)	Вых.	1
13	З.Зх HOLD	Запрос захвата	Сигнал о необходимости обмена информацией по каналу прямого доступа к памяти (ПДП) Вход, используемый для подачи сигнала на переход МП БИС в состояние ЗАХВАТ в котором МА и МД переходят в третье состояние (высокое сопротивление)	Вх.	1
21	П.Зх HLDA	Подтверждение захвата	Признаке перехода к обмену информацией по каналу ПДП(указывает, что ША и ШД находятся в состоянии высокого сопротивления)	Вых.	1
12	СБР RESET (R)	Сброс	Начальная установка Мп БИС (обнуляется программный счетчик, внутренние триггеры, формирующие сигналы Р.Пр. и П.Зх.), РОН	Вх.	1
22 15	Ф1 входная фаза 1 F1 (CLK1) Ф2 входная фаза 2 F2 (CLK2)	Тактовые сигналы	Определяют тактовую частоту работы МП БИС (не пересекающиеся во времени сигналы)	Вх.	1 1
20 28 11 2	Uип1 Ucc1 (Ucc) Uип2 Ucc2 (Ubc) Uип3 Ucc3 (Ubs) Общ. GND	Пит. +5 В Пит. 12 В Пит. -5 В Общий (0В)	Напряжение смещения Напряжение смещения	Вх. Вх. Вх. Вх.
1 25 - 27 29 - 40	А10 А0 - А2 А3-А9 А15 А12-А14 А11	Шина адреса	Обеспечивает адресное пространство памяти 64 Кбайт и раздельные адресные пространства ввода и вывода по 256 байт. Выходы с тремя состояниями (3-е высокое сопротивление)	Вых.	1 0 высок. сопро-тивление
3 - 10	D4-D7 D3-D0	Двунаправленная шина данных	Служит для обмена информацией с памятью или внешним устройством (ВУ)	Вх/Вых.	1 0 выс. сопр.