De 8085-microprocessorarchitectuur: werking en toepassingen

De eerste uitvinding van de geïntegreerde schakeling was in 1959 en hiermee werd de geschiedenis van microprocessoren herdacht. En de eerste microprocessor die werd uitgevonden was Intel 4004 in het jaar 1971. Het wordt zelfs een centrale verwerkingseenheid (CPU) genoemd waarin meerdere computerrandcomponenten op één chip zijn geïntegreerd. Dit omvat registers, een besturingsbus, klok, ALU, een besturingssectie en een geheugeneenheid. De huidige generatie van de microprocessor ging vele generaties voorbij en was in staat om hoge computertaken uit te voeren die ook 64-bits processors gebruiken. Dit is een korte evaluatie van microprocessors en het enige type dat we vandaag gaan bespreken is de 8085 microprocessorarchitectuur.

Wat is de 8085-microprocessor?

Over het algemeen is de 8085 een 8-bit microprocessor, en het werd gelanceerd door het Intel-team in het jaar 1976 met behulp van NMOS-technologie. Deze processor is de bijgewerkte versie van de microprocessor. De configuraties van 8085 microprocessor omvatten voornamelijk databus-8-bit, adresbus-16 bit, programma teller -16-bit, stack pointer-16 bit, registreert 8-bit, + 5V voedingsspanning en werkt op 3,2 MHz enkel segment CLK. De toepassingen van 8085 microprocessor zijn betrokken bij magnetrons, wasmachines, gadgets, enz. De kenmerken van de 8085 microprocessor zijn zoals hieronder:

• Deze microprocessor is een 8-bits apparaat dat 8-bits informatie ontvangt, bedient of uitvoert in een gelijktijdige benadering.
• De processor bestaat uit 16-bit en 8-bit adres- en datalijnen en dus is de capaciteit van het apparaat 2¹⁶dat is 64 KB geheugen.
• Deze is opgebouwd uit een enkele NMOS-chip en heeft 6200 transistors
• In totaal zijn 246 operationele codes en 80 instructies aanwezig
• Omdat de 8085-microprocessor 8-bit invoer- / uitvoeradreslijnen heeft, kan deze 2⁸= 256 invoer- en uitvoerpoorten.
• Deze microprocessor is verkrijgbaar in een DIP-pakket van 40 pinnen
• Om enorme hoeveelheden informatie van I / O naar geheugen en van geheugen naar I / O over te brengen, deelt de processor zijn bus met de DMA-controller.
• Het heeft een benadering waarbij het het afhandelingsmechanisme voor onderbrekingen kan verbeteren
• Een 8085-processor kan zelfs worden gebruikt als een microcomputer met drie chips met behulp van de IC 8355- en IC 8155-circuits.
• Het heeft een interne klokgenerator
• Het werkt op een klokcyclus met een inschakelduur van 50%

De 8085-microprocessorarchitectuur

De architectuur van de 8085-microprocessor omvat voornamelijk de timing- en besturingseenheid, rekenkundige en logische eenheid, decoder, instructieregister, interruptbesturing, een registerarray, seriële invoer / uitvoerbesturing. Het belangrijkste onderdeel van de microprocessor is de centrale verwerkingseenheid.

8085 Architectuur

Operaties van de 8085 microprocessor

De belangrijkste bewerking van ALU is zowel rekenkundig als logisch, waaronder optellen, verhogen, aftrekken, verlagen, logische bewerkingen zoals AND, OR, Ex-OR , complementeren, evaluatie, verschuiving naar links of verschuiving naar rechts. Zowel de tijdelijke registers als de accumulatoren worden gebruikt om de informatie tijdens de bewerkingen vast te houden, waarna het resultaat in de accumulator wordt opgeslagen. De verschillende vlaggen worden gerangschikt of herschikt op basis van het resultaat van de operatie.

Markeer registers

De vlaggenregisters van microprocessor 8085 worden ingedeeld in vijf typen, namelijk teken, nul, extra carry, pariteit en carry. De bitposities gereserveerd voor dit soort vlaggen. Na de werking van een ALU, wanneer het resultaat van de meest significante bit (D7) één is, zal de tekenvlag worden gerangschikt. Wanneer de werking van de ALU-uitkomst nul is, worden de nulvlaggen ingesteld. Als het resultaat niet nul is, worden de nulvlaggen gereset.

8085 microprocessor vlaggenregisters

In een rekenkundig proces, wanneer een carry wordt geproduceerd met de mindere nibble, wordt een carry-vlag van het hulptype ingesteld. Als na een ALU-bewerking de uitkomst een even getal heeft, wordt de pariteitsvlag gezet of wordt deze gereset. Wanneer een rekenkundig proces resulteert in een carry, wordt de carry-vlag ingesteld of wordt deze gereset. Tussen de vijf soorten vlaggen wordt de AC-typevlag gebruikt aan de binnenkant bedoeld voor BCD-rekenkunde, en de resterende vier vlaggen worden gebruikt met de ontwikkelaar om ervoor te zorgen dat de voorwaarden van het resultaat van een proces zijn.

Controle en timing-eenheid

De besturings- en tijdeenheid coördineert met alle acties van de microprocessor door de klok en geeft de besturingssignalen die nodig zijn voor communicatie onder de microprocessor en randapparatuur.

Decoder en instructie register
Als een bestelling uit het geheugen wordt verkregen, wordt deze vervolgens in het instructieregister gelokaliseerd en in verschillende apparaatcycli gecodeerd en gedecodeerd.

Registreer array

Het programmeerbare voor algemene doeleinden registers zijn onderverdeeld in verschillende typen afgezien van de accumulator zoals B, C, D, E, H en L. Deze worden gebruikt als 8-bits registers die anders zijn gekoppeld om de 16 bit aan gegevens op te slaan. De toegestane paren zijn BC, DE & HL, en de korte-termijn W & Z-registers worden gebruikt in de processor en kunnen niet worden gebruikt met de ontwikkelaar.

Registers voor speciale doeleinden

Deze registers zijn onderverdeeld in vier typen, namelijk programmateller, stapelaanwijzer, register voor verhogen of verlagen, adresbuffer of gegevensbuffer.

Programmateller

Dit is het eerste type register voor speciale doeleinden en gaat ervan uit dat de instructie wordt uitgevoerd door de microprocessor. Wanneer de ALU het uitvoeren van de instructie heeft voltooid, zoekt de microprocessor naar andere uit te voeren instructies. Er zal dus een vereiste zijn om het volgende instructie-adres vast te houden dat moet worden uitgevoerd om tijd te besparen. Microprocessor verhoogt het programma wanneer een instructie wordt uitgevoerd, daarom zal de programma-tellerstand naar het volgende instructiegeheugenadres worden uitgevoerd ...

Stapel Pointer in 8085

De SP- of stapelaanwijzer is een 16-bits register en functioneert vergelijkbaar met een stapel, die tijdens de push- en pop-processen constant met twee wordt vergroot of verkleind.

Register verhogen of verlagen

De 8-bits registerinhoud of anders kan een geheugenpositie met één worden vergroot of verkleind. Het 16-bits register is handig voor het verhogen of verlagen van een programma balies evenals stack pointer registreer inhoud met een. Deze bewerking kan op elke geheugenpositie of elk soort register worden uitgevoerd.

Adresbuffer en adresgegevensbuffer

Adresbuffer slaat de gekopieerde informatie uit het geheugen op voor uitvoering. De geheugen- en I / O-chips zijn gekoppeld aan deze bussen, waarna de CPU de voorkeursgegevens kan vervangen door I / O-chips en het geheugen.

Adresbus en databus

De databus is handig voor het vervoeren van de gerelateerde informatie die moet worden opgeslagen. Het is bidirectioneel, maar de adresbus geeft de positie aan waar het moet worden opgeslagen en het is unidirectioneel, handig voor het verzenden van informatie en voor adresinvoer- / uitvoerapparaten.

Timing & Controle-eenheid

De timing- en besturingseenheid kan worden gebruikt om het signaal aan de 8085-microprocessorarchitectuur te leveren om de specifieke processen te realiseren. De timing- en regeleenheden worden gebruikt om zowel de interne als externe circuits te besturen. Deze zijn onderverdeeld in vier typen, namelijk regeleenheden zoals RD 'ALE, READY, WR', statuseenheden zoals S0, S1 en IO / M ', DM zoals HLDA en HOLD-eenheid, RESET-eenheden zoals RST-IN en RST-OUT .

Pin diagram

Deze 8085 is een 40-pins microprocessor waarbij deze zijn onderverdeeld in zeven groepen. Met het onderstaande pin-diagram van de 8085-microprocessor kunnen de functionaliteit en het doel gemakkelijk worden gekend.

8085 Pin-diagram

Gegevensbus

De pinnen van 12 tot 17 zijn de databuspinnen die AD zijn₀- NAAR₇, dit draagt ​​de minimaal aanzienlijke 8-bit data- en adresbus.

Adres Bus

De pinnen van 21 tot 28 zijn de databuspinnen die A zijn₈- NAAR_vijftien, dit draagt ​​de meest aanzienlijke 8-bit data- en adresbus.

Status en de stuursignalen

Om het gedrag van de operatie te achterhalen, wordt voornamelijk naar deze signalen gekeken. Bij de 8085-apparaten zijn er elk 3 de besturings- en statussignalen.

RD - Dit is het signaal dat wordt gebruikt voor de regeling van de READ-functie. Wanneer de pin naar laag beweegt, betekent dit dat het gekozen geheugen wordt gelezen.

WR - Dit is het signaal dat wordt gebruikt voor de regeling van de SCHRIJF-operatie. Wanneer de pin naar laag beweegt, betekent dit dat de databusinformatie naar de gekozen geheugenlocatie wordt geschreven.

MAAR - ALE komt overeen met Address Latch Enable-signaal. Het ALE-signaal is hoog op het moment van de eerste klokcyclus van de machine en hierdoor kunnen de laatste 8 bits van het adres worden vergrendeld met het geheugen of de externe vergrendeling.

Ik / m - Dit is het statussignaal dat herkent of het adres moet worden toegewezen voor I / O of voor geheugenapparaten.

KLAAR - Deze pin wordt gebruikt om aan te geven of het randapparaat informatie kan overdragen of niet. Wanneer deze pin hoog is, draagt ​​hij gegevens over en als deze laag is, moet de microprocessor wachten totdat de pin naar een hoge status gaat.

S₀en S₁ pinnen - Deze pinnen zijn de statussignalen die de onderstaande bewerkingen definiëren en dat zijn:

Kloksignalen

CLK - Dit is het uitgangssignaal dat pen 37 is. Dit wordt zelfs gebruikt in andere digitale geïntegreerde schakelingen. De frequentie van het kloksignaal is vergelijkbaar met de processorfrequentie.

X1 en X2 - Dit zijn de ingangssignalen op pinnen 1 en 2. Deze pinnen hebben verbindingen met de externe oscillator die het interne schakelsysteem van het apparaat bedient. Deze pinnen worden gebruikt voor het genereren van de klok die nodig is voor de microprocessorfunctie.

Signalen resetten

Er zijn twee reset-pinnen: Reset In en Reset Out op pinnen 3 en 36.

RESET IN - Deze pin betekent het resetten van de programmateller naar nul. Deze pin reset ook de HLDA-flip-flops en IE-pinnen. De besturingsverwerkingseenheid bevindt zich in een resetstatus totdat RESET niet wordt geactiveerd.

RESET UIT - Deze pin geeft aan dat de CPU zich in een reset-toestand bevindt.

Seriële ingangs- / uitgangssignalen

SID - Dit is het seriële ingangssignaal van de datalijn. De informatie die op deze dateline staat, wordt meegenomen in de 7^thbeetje van de ACC wanneer de RIM-functionaliteit wordt uitgevoerd.

ZODE - Dit is het seriële uitgangsgegevenslijnsignaal. De ACC's 7^thbit is de uitvoer op de SOD-datalijn wanneer de SIIM-functionaliteit wordt uitgevoerd.

Extern geïnitieerde en onderbroken signalen

HLDA - Dit is het signaal voor HOLD-bevestiging dat het ontvangen signaal van het HOLD-verzoek aangeeft. Wanneer het verzoek wordt verwijderd, gaat de pin naar een lage status. Dit is de outputpin.

HOUDEN - Deze pin geeft aan dat het andere apparaat gegevens- en adresbussen moet gebruiken. Dit is de invoerpin.

INTA - Deze pin is de onderbrekingsbevestiging die wordt gestuurd door het microprocessorapparaat na ontvangst van de INTR-pin. Dit is de outputpin.

IN - Dit is het onderbrekingsverzoeksignaal. Het heeft minimale prioriteit in vergelijking met andere interruptsignalen.

TRAP, RST 5,5, 6,5, 7,5 - Dit zijn allemaal de input-interrupt-pinnen. Wanneer een van de interrupt-pinnen wordt herkend, heeft het volgende signaal gefunctioneerd vanuit de constante positie in het geheugen op basis van de onderstaande tabel:

De prioriteitslijst van deze interruptsignalen is

TRAP - Hoogste

RST 7.5 - Hoog

RST 6.5 - Gemiddeld

RST 5.5 - Laag

INTR - Laagste

De voedingssignalen zijn Vcc en VSS dat zijn + 5V en grondpennen.

8085 Microprocessor onderbroken

Tijdschema van microprocessor 8085

Om de werking en prestaties van de microprocessor duidelijk te begrijpen, is het timingdiagram de meest geschikte benadering. Met behulp van het timingdiagram is het gemakkelijk om de systeemfunctionaliteit, gedetailleerde functionaliteit van elke instructie en de uitvoering en andere te kennen. Het timingdiagram is de grafische weergave van instructies in stappen die overeenkomen met de tijd. Dit geeft de klokcyclus, tijdsperiode, databus, bewerkingstype zoals RD / WR / Status en klokcyclus aan.

In de 8085-microprocessorarchitectuur zullen we hier kijken naar de timingdiagrammen van I / O RD, I / O WR, geheugen RD, geheugen WR en opcode ophalen.

Opcode ophalen

Het timingdiagram is:

Opcode ophalen in 8085 microprocessor

I / O lezen

Het timingdiagram is:

Invoer lezen

I / O schrijven

Het timingdiagram is:

Invoer schrijven

Geheugen lezen

Het timingdiagram is:

Geheugen lezen

Geheugen schrijven

Het timingdiagram is:

Geheugen Schrijven in 8085 microprocessor

Voor al deze timingdiagrammen zijn de meest gebruikte termen:

RD - Als het hoog is, betekent dit dat de microprocessor geen gegevens leest, of als het laag is, betekent dit dat de microprocessor gegevens leest.

WR - Als het hoog is, betekent dit dat de microprocessor geen gegevens schrijft, of als het laag is, betekent dit dat de microprocessor gegevens schrijft.

Ik / m - Als het hoog is, betekent dit dat het apparaat I / O-bewerking uitvoert, of als het laag is, betekent dit dat de microprocessor geheugenbewerking uitvoert.

MAAR - Dit signaal impliceert een geldige adresbeschikbaarheid. Wanneer het signaal hoog is, fungeert het als een adresbus, of wanneer het laag is, fungeert het als een databus.

S0 en S1 - Geeft het soort machinecyclus aan dat aan de gang is.

Beschouw de onderstaande tabel:

8085 Microprocessor-instructieset

De instructieset van 8085 microprocessorarchitectuur is niets anders dan instructiecodes die worden gebruikt om een ​​exacte taak uit te voeren, en instructiesets zijn onderverdeeld in verschillende typen, namelijk besturingsinstructies, logische instructies, vertakkingsinstructies, rekenkundige instructies en instructies voor gegevensoverdracht.

Adresseringsmodi van 8085

De adresseringsmodi van de 8085 microprocessors kunnen worden gedefinieerd als de opdrachten die door deze modi worden aangeboden en die worden gebruikt om de informatie in verschillende vormen aan te duiden zonder de inhoud te wijzigen. Deze zijn ingedeeld in vijf groepen, namelijk directe, register-, directe, indirecte en impliciete adresseringsmodi.

Onmiddellijke adresseringsmodus

Hier is de bronoperand de informatie. Als de informatie 8-bits is, is de instructie 2 bytes. Of anders, als de informatie 16 bits is, dan is de instructie 3 bytes.

Beschouw de onderstaande voorbeelden:

MVI B 60 - Het houdt in dat de 60H-datum snel naar het B-register wordt verplaatst

JMP-adres - Dit houdt in dat het operandadres snel moet springen

Registreer adresseringsmodus

Hier is de informatie die bediend moet worden aanwezig in de registers en de operanden zijn de registers. De bewerking vindt dus plaats binnen meerdere registers van de microprocessor.

Beschouw de onderstaande voorbeelden:

INR B - Dit houdt in dat de inhoud van register B met één bit moet worden verhoogd

MOV A, B - Het impliceert het verplaatsen van de inhoud van register B naar A

B TOEVOEGEN - Het houdt in dat register A en register B worden toegevoegd en de uitvoer in A accumuleren

JMP-adres - Dit houdt in dat het operandadres snel moet springen

Directe adresseringsmodus

Hierbij is de te bedienen informatie aanwezig in de geheugenlocatie, en wordt de operand direct als de geheugenlocatie beschouwd.

Beschouw de onderstaande voorbeelden:

LDA 2100 - Het impliceert het laden van geheugenlocatie-inhoud naar accumulator A

IN 35 - Het impliceert het lezen van de informatie van de poort met adres 35

Indirecte adresseringsmodus

Hier is de te bedienen informatie aanwezig in de geheugenlocatie en wordt de operand indirect als het registerpaar beschouwd.

Beschouw de onderstaande voorbeelden:

LDAX B - Het impliceert het verplaatsen van de inhoud van het B-C-register naar de accumulator
LXIH 9570 - Het impliceert het laden van onmiddellijk het H-L-paar met het adres van de locatie 9570

Impliciete adresseringsmodus

Hier is de operand verborgen en is de informatie die moet worden bediend aanwezig in de gegevens zelf.

Voorbeelden zijn:

RRC - Betekent het roteren van accumulator A met één bit naar de juiste positie

RLC - Betekent het roteren van accumulator A met één bit naar links

Toepassingen

Met de ontwikkeling van microprocessorapparatuur was er een enorme transitie en verandering in de levens van veel mensen in meerdere industrieën en domeinen. Vanwege de kosteneffectiviteit, het minimale gewicht en het minimale stroomverbruik van het apparaat, worden deze microprocessors tegenwoordig enorm gebruikt. Laten we vandaag eens kijken naar de toepassingen van de 8085-microprocessorarchitectuur ​

Omdat de 8085-microprocessorarchitectuur is opgenomen in de instructieset die meerdere basisinstructies bevat, zoals Jump, Add, Sub, Move en andere. Met deze instructieset worden instructies samengesteld in een programmeertaal die begrijpelijk is voor het operationele apparaat en tal van functies vervult, zoals optellen, delen, vermenigvuldigen, verplaatsen om te dragen en vele. Met deze microprocessors kan ook nog ingewikkelder worden gedaan.

Technische toepassingen

De toepassingen die een microprocessor gebruiken, zijn in verkeersmanagementapparatuur, systeemservers, medische apparatuur, verwerkingssystemen, liften, enorme machines, beveiligingssystemen, onderzoeksdomeinen en in enkele sluitsystemen hebben deze automatische in- en uitgangen.

Medisch domein

Het belangrijkste gebruik van microprocessors in de medische industrie is in de insulinepomp waar de microprocessor dit apparaat regelt. Het heeft meerdere functionaliteiten, zoals opslag van berekeningen, verwerking van informatie die wordt ontvangen van biosensoren en het onderzoeken van de resultaten.

Communicatie

• In het communicatiedomein is de telefonie-industrie het meest cruciaal en ook het verbeteren. Hier worden microprocessors gebruikt in digitale telefoniesystemen, modems, datakabels, telefooncentrales en vele andere.
• De toepassing van de microprocessor in het satellietsysteem, TV heeft ook de mogelijkheid tot teleconferenties mogelijk gemaakt.
• Zelfs in registratiesystemen voor luchtvaartmaatschappijen en spoorwegen worden microprocessors gebruikt. LAN's en WAN's voor het tot stand brengen van communicatie van verticale gegevens over de computersystemen.

Elektronica

Het brein van de computer is de technologie van microprocessors. Deze worden geïmplementeerd in de verschillende soorten systemen, zoals in microcomputers tot het bereik van supercomputers. In de game-industrie worden veel aantallen game-instructies ontwikkeld met behulp van een microprocessor.

Televisies, Ipad en virtuele bedieningselementen bevatten zelfs deze microprocessors om gecompliceerde instructies en functionaliteiten uit te voeren.

Dit gaat dus allemaal over 8085 Microprocessor-architectuur. Uit bovenstaande informatie kunnen we tenslotte concluderen dat 8085 microprocessor kenmerken is het een 8-bit microprocessor, ingesloten met 40-pins, gebruikt + 5V voedingsspanning voor de operatie. Het bestaat uit de 16-bit stack pointer en programmateller, en 74 instructiesets, en nog veel meer. Hier is een vraag voor u, wat is het 8085 microprocessorsimulator ​