Структура та класифікація 8-розрядних мікропроцесорів

8-розрядні мікропроцесори і МП комплекти, такі як МПК КР580, МП Z80 та К1821МВ85 сьогодні досить широко використовуються в периферійних керуючих пристроях, системах технічного обслуговування та діагностики вузлів зв’язку.

Особливістю мікропроцесорного комплекту КР580 є його універсальність. Хоч сам процесор КР580ВМ80 у нових розробках не використовується, більшість інтерфейсних БІС цього комплекту (або їх найближчих аналогів) використовуються в сучасних пристроях, вже з іншими процесорами. Вивчення комплекту доцільно починати з центрального процесора.

Структурна схема МП КР580 складається з АЛП, блока регістрів загального призначення, схеми керування та синхронізації та буферів шин.

Особистістю блока регістрів КР580 є функціональна спеціалізація його окремих елементів.

PC - регістр лічильника команд використовується для зберiгання адреси елемента пам’яті, з якого вибиратиметься наступна команда. При виконанні лінійної програми вміст лічильника команд послідовно збільшується. При виконанні команд переходів або викликів підпрограм лічильник команд встановлюється відповідно з вказаною адресою.

SP - регістр стека використовується для указання на текучу вершину стеку, він використовується для організації повернення з підпрограм і для часового зберігання в ОЗП вмісту регістрових пар (наприклад параметрів підпрограми).

Регістри загального призначення - В,С,D,E. Програмісту надана можливість запису і читання інформації з цих регістрів, а також видачі цієї інформації на шину даних.

HL - регістр указника адреси може використовуватись для тієї ж мети, що і регістри загального призначення, а може використовуватись для формування адреси в командах з непрямою адресацією.

Регістр ознак (прапорців) уявляє собою набір тригерів, які показують результат останньої операції, що виконав АЛП. За допомогою регістра F реалізується організація умовних переходів у МП КР580. В цьому регістрі є п’ять умовних ознак, які змінюють своє значення в результаті виконання різних арифметичних і логічних команд: ознаки нуля Z, знаку S, парності Р, переносу CY і допоміжного переносу AC. Ознаку встановлено, якщо біт дорівнює 1, ознаку скинуто, якщо він дорівнює 0. Ознака нуля встановлюється, якщо результат операції дорівнює 0, скидається, якщо результат не дорівнює 0.

При вивченні системи команд будь-якого мікропроцесора треба зосередити увагу на трьох важливих аспектах - розглянути формати команд, режими адресації та групи команд.

В системі команд МП КР580ВЕ80 є одно-, дво- і трибайтні команди. Формат команди і режим адресації задаються в команді кодом операції. Код операції завжди стоїть на першому місці і в процесорі, що розглядається, займає 1 байт. Далі, залежно від режиму адресації, може йти 1 байт даних, 1 байт адреси порту, 2 байти даних чи 2 байти адреси в ОЗП чи ПЗП. При прямій або непрямій регістровій адресації команда складається з одного байта – коду операції, і кожний з регістрів вибирається з допомогою 3 бітів в цьому байті.

Приклади однобайтних команд:

MOV C, D - переслати з D в C;

ADD M - A=A+B;

RET - повернення з підпрограми;

HLT - команда зупинки.

Приклади двобайтних команд:

MVI A, байт - загрузити байт (00-FF) в А;

ANI байт - логічно помножити акумулятор на байт (00-FF);

IN адр_порта - ввести дані з порту aдр_порта (00-FF) в А.

Приклади трибайтних команд:

JMP адреса - перейти до виконання команди з вказаною адресою (0000-FFFF);

CALL адреса - визвати підпрограму з вказаною адресою (0000-FFFF),

LXI H, 2 байти - загрузити до регістрової пари HL 2 байти даних.

МП КР580ВМ80 має шість різних засобів адресації даних, що зберігаються в пам’яті або в регістрах: неявна, регістрова, безпосередня, пряма, не пряма, регістрова, стекова.

В двоадресних командах можливо використання комбінації вказаних видів адресації, тобто один із операндів (частіше за все акумулятор) може бути заданим неявно, а другий - явно.

Команди розглядуваного мікропроцесора можна розділити на 5 груп:      команди пересилання (передачі даних), арифметичні, логічні, передачі керування (розгалуження), спеціальні.

До команд пересилки відносяться команди MOV, MVI, LXI, LDA, STA, LDAX, STAX, PUSH, POP, IN, OUT.

До арифметичних команд відносяться команди ADD, DAD, ADC, ADI, SUB, SUI, INR, INX, DCR, DCX.

До логічних команд та зсувів відносяться команди ANA, ANI, ORA, ORI, XRA, XRI, RAR, RRC, RAL, RLC.

До команд передачі керування відносяться команди безумовного переходу JMP та умовних переходів JZ, JNZ, JC, JNC, JP, JM (за 4 прапорцями регістру ознак), виклику підпрограм CALL, RET та ін.

До спеціальних команд відносяться команди NOP – пуста операцїя, HLT - зупинка, EI – дозвіл переривань, DI – заборона переривань.

При виконанні команд умовних переходів передача керування здійснюється за прапорцями регістру ознак, які встановлюються попередньою командою.

Команда СALL спочатку автоматично зберігає в стеку адресу повернення, а далі завантажує вказану адресу в лічильник команд (РС).

Команда повернення RET містить в лічильник команд останнє записане у стеку число (тобто витягає адресу повернення). ............