Die 8085-Mikroprozessorarchitektur: Arbeiten und ihre Anwendungen

Die erste Erfindung der integrierten Schaltung erfolgte im Jahr 1959 und erinnerte an die Geschichte der Mikroprozessoren. Und der erste Mikroprozessor, der erfunden wurde, war Intel 4004 im Jahr 1971. Er wird sogar als Zentraleinheit (CPU) bezeichnet, in der mehrere Computerperipheriekomponenten auf einem Chip integriert sind. Dies umfasst Register, einen Steuerbus, eine Uhr, eine ALU, einen Steuerabschnitt und eine Speichereinheit. Über viele Generationen hinweg konnte die aktuelle Generation des Mikroprozessors hohe Rechenaufgaben ausführen, die auch 64-Bit-Prozessoren verwenden. Dies ist eine kurze Bewertung der Mikroprozessoren. Der eine Typ, den wir heute diskutieren werden, ist die 8085-Mikroprozessorarchitektur.

Was ist der 8085 Mikroprozessor?

Im Allgemeinen ist der 8085 ein 8-Bit Mikroprozessor, und es wurde vom Intel-Team im Jahr 1976 mit Hilfe der NMOS-Technologie gestartet. Dieser Prozessor ist die aktualisierte Version des Mikroprozessors. Die Konfigurationen von 8085 Mikroprozessor hauptsächlich Datenbus-8-Bit, Adressbus-16-Bit, Programm zähler -16-Bit, Stapelzeiger-16-Bit, registriert 8-Bit, + 5V Spannungsversorgung und arbeitet mit 3,2 MHz Einzelsegment CLK. Die Anwendungen des 8085-Mikroprozessors betreffen Mikrowellenherde, Waschmaschinen, Geräte usw. Merkmale des 8085-Mikroprozessors sind wie folgt:

• Dieser Mikroprozessor ist ein 8-Bit-Gerät, das 8-Bit-Informationen gleichzeitig empfängt, betreibt oder ausgibt.
• Der Prozessor besteht aus 16-Bit- und 8-Bit-Adress- und Datenleitungen, sodass die Kapazität des Geräts 2 beträgt¹⁶Das sind 64 KB Speicher.
• Dieser besteht aus einem einzelnen NMOS-Chip-Bauelement und verfügt über 6200 Transistoren
• Insgesamt sind 246 Betriebscodes und 80 Anweisungen vorhanden
• Da der 8085-Mikroprozessor über 8-Bit-Eingangs- / Ausgangsadressleitungen verfügt, kann er 2 adressieren⁸= 256 Eingangs- und Ausgangsports.
• Dieser Mikroprozessor ist in einem DIP-Gehäuse mit 40 Pins erhältlich
• Um große Informationen von der E / A zum Speicher und vom Speicher zur E / A zu übertragen, teilt der Prozessor seinen Bus mit dem DMA-Controller.
• Es hat einen Ansatz, bei dem der Interrupt-Handhabungsmechanismus verbessert werden kann
• Ein 8085-Prozessor kann sogar als Drei-Chip-Mikrocomputer mit der Unterstützung von IC 8355- und IC 8155-Schaltungen betrieben werden.
• Es hat einen internen Taktgenerator
• Es arbeitet mit einem Taktzyklus mit einem Tastverhältnis von 50%

Die 8085-Mikroprozessorarchitektur

Die Architektur des 8085-Mikroprozessors umfasst hauptsächlich die Zeit- und Steuereinheit, die Arithmetik- und Logikeinheit, Decoder, Befehlsregister, Interrupt-Steuerung, Register-Array, serielle Ein- / Ausgabesteuerung. Der wichtigste Teil des Mikroprozessors ist die Zentraleinheit.

8085 Architektur

Betrieb des 8085-Mikroprozessors

Die Hauptoperation von ALU ist sowohl arithmetisch als auch logisch und umfasst Addition, Inkrement, Subtraktion, Dekrement, logische Operationen wie AND, OR, Ex-OR , Ergänzung, Bewertung, Links- oder Rechtsverschiebung. Sowohl die temporären Register als auch die Akkumulatoren werden zum Halten der Informationen während der Operationen verwendet, dann wird das Ergebnis im Akkumulator gespeichert. Die verschiedenen Flags werden basierend auf dem Ergebnis der Operation angeordnet oder neu angeordnet.

Flaggenregister

Die Flagge registriert von Mikroprozessor 8085 werden in fünf Typen eingeteilt, nämlich Vorzeichen, Null, Hilfsübertrag, Parität und Übertrag. Die Positionen der Bits, die für diese Arten von Flags reserviert sind. Wenn nach dem Betrieb einer ALU das Ergebnis des höchstwertigen Bits (D7) eins ist, wird das Vorzeichenflag angeordnet. Wenn die Operation des ALU-Ergebnisses Null ist, werden die Null-Flags gesetzt. Wenn das Ergebnis nicht Null ist, werden die Null-Flags zurückgesetzt.

8085 Mikroprozessor-Flag-Register

In einem arithmetischen Prozess wird immer dann, wenn ein Übertrag mit dem kleineren Halbbyte erzeugt wird, ein Übertragsflag vom Hilfstyp gesetzt. Wenn das Ergebnis nach einer ALU-Operation eine gerade Zahl hat, wird das Paritätsflag gesetzt oder es wird zurückgesetzt. Wenn ein arithmetischer Prozess in einem Übertrag resultiert, wird das Übertragsflag gesetzt oder es wird zurückgesetzt. Zwischen den fünf Arten von Flags wird das AC-Typ-Flag auf der Innenseite verwendet, das für die BCD-Arithmetik vorgesehen ist, und die verbleibenden vier Flags werden vom Entwickler verwendet, um die Bedingungen für das Ergebnis eines Prozesses sicherzustellen.

Steuer- und Zeiteinheit

Die Steuer- und Zeiteinheit koordiniert mit allen Aktionen des Mikroprozessors durch die Uhr und gibt die Steuersignale aus, die für erforderlich sind Kommunikation unter dem Mikroprozessor sowie Peripheriegeräte.

Decoder und Befehlsregister
Wenn eine Bestellung danach aus dem Speicher erhalten wird, befindet sie sich im Befehlsregister und wird in verschiedene Gerätezyklen codiert und decodiert.

Array registrieren

Der Allzweck programmierbar Register werden in verschiedene Typen eingeteilt abgesehen von dem Akkumulator wie B, C, D, E, H und L. Diese werden als 8-Bit-Register verwendet, die ansonsten gekoppelt sind, um das 16-Bit-Datenbestand aufzufüllen. Die zulässigen Paare sind BC, DE & HL, und die kurzfristigen W & Z-Register werden im Prozessor verwendet und können nicht mit dem Entwickler verwendet werden.

Sonderregister

Diese Register werden in vier Typen eingeteilt, nämlich Programmzähler, Stapelzeiger, Inkrement- oder Dekrementregister, Adresspuffer oder Datenpuffer.

Programm zähler

Dies ist die erste Art von Spezialregister und berücksichtigt, dass der Befehl vom Mikroprozessor ausgeführt wird. Wenn die ALU die Ausführung des Befehls abgeschlossen hat, sucht der Mikroprozessor nach anderen auszuführenden Befehlen. Daher muss die nächste auszuführende Befehlsadresse gehalten werden, um Zeit zu sparen. Der Mikroprozessor erhöht das Programm, wenn ein Befehl ausgeführt wird, daher wird die Programmgegenposition zur nächsten Befehlsspeicheradresse ausgeführt.

Stapelzeiger in 8085

Der SP oder Stapelzeiger ist ein 16-Bit-Register und funktioniert ähnlich wie ein Stapel, der während des gesamten Push- und Pop-Prozesses ständig um zwei erhöht oder verringert wird.

Inkrement- oder Dekrementregister

Der 8-Bit-Registerinhalt oder auch eine Speicherposition kann mit einer erhöht oder verringert werden. Das 16-Bit-Register ist nützlich zum Inkrementieren oder Dekrementieren von Programmen Zähler sowie Stapelzeigerregisterinhalt mit einem. Diese Operation kann an jeder Speicherposition oder jeder Art von Register ausgeführt werden.

Adresspuffer & Adressdatenpuffer

Der Adresspuffer speichert die kopierten Informationen aus dem Speicher für die Ausführung. Die Speicher- und E / A-Chips sind diesen Bussen zugeordnet, dann kann die CPU die bevorzugten Daten durch E / A-Chips und den Speicher ersetzen.

Adressbus und Datenbus

Der Datenbus ist nützlich, um die zugehörigen Informationen zu transportieren, die aufgestockt werden sollen. Es ist bidirektional, aber der Adressbus zeigt die Position an, an der es gespeichert werden muss, und es ist unidirektional, nützlich für die Übertragung der Informationen sowie für Adresseingabe- / Ausgabegeräte.

Timing & Control Unit

Die Zeitsteuerungs- und Steuereinheit kann verwendet werden, um das Signal an die 8085-Mikroprozessorarchitektur zu liefern, um die bestimmten Prozesse zu erreichen. Die Zeit- und Steuereinheiten dienen zur Steuerung der internen und externen Schaltkreise. Diese werden in vier Typen eingeteilt, nämlich Steuereinheiten wie RD 'ALE, READY, WR', Statuseinheiten wie S0, S1 und IO / M ', DM wie HLDA und HOLD-Einheiten, RESET-Einheiten wie RST-IN und RST-OUT .

Pin-Diagramm

Dieser 8085 ist ein 40-Pin-Mikroprozessor, bei dem diese in sieben Gruppen eingeteilt sind. Mit dem folgenden 8085-Mikroprozessor-Pin-Diagramm können die Funktionalität und der Zweck leicht erkannt werden.

8085 Pin-Diagramm

Datenbus

Die Pins von 12 bis 17 sind die Datenbus-Pins, die AD sind₀- ZU₇Dies trägt den minimalen beachtlichen 8-Bit-Daten- und Adressbus.

Adressbus

Die Pins von 21 bis 28 sind die Datenbus-Pins, die A sind₈- ZU_fünfzehnDies trägt den beträchtlichsten 8-Bit-Daten- und Adressbus.

Status und die Steuersignale

Um das Verhalten der Operation herauszufinden, werden diese Signale hauptsächlich berücksichtigt. In den 8085-Geräten gibt es jeweils 3 Steuer- und Statussignale.

RD - Dies ist das Signal, das zur Regelung des READ-Betriebs verwendet wird. Wenn sich der Pin in den Low-Modus bewegt, bedeutet dies, dass der ausgewählte Speicher gelesen wird.

WR - Dies ist das Signal, das zur Regelung des WRITE-Betriebs verwendet wird. Wenn sich der Pin in den Low-Modus bewegt, bedeutet dies, dass die Datenbusinformationen in den ausgewählten Speicherort geschrieben werden.

ABER - ALE entspricht dem Adress-Latch-Aktivierungssignal. Das ALE-Signal ist zum Zeitpunkt des anfänglichen Taktzyklus der Maschine hoch und dies ermöglicht, dass die letzten 8 Bits der Adresse mit dem Speicher oder dem externen Latch zwischengespeichert werden.

ICH BIN - Dies ist das Statussignal, das erkennt, ob die Adresse für E / A oder für Speichergeräte zugewiesen werden soll.

BEREIT - Mit diesem Pin wird festgelegt, ob das Peripheriegerät Informationen übertragen kann oder nicht. Wenn dieser Pin hoch ist, werden Daten übertragen, und wenn dieser niedrig ist, muss das Mikroprozessorgerät warten, bis der Pin in einen hohen Zustand übergeht.

S.₀und S.₁ Pins - Diese Pins sind die Statussignale, die die folgenden Operationen definieren. Diese sind:

Uhrensignale

CLK - Dies ist das Ausgangssignal an Pin 37. Dies wird auch in anderen digitalen integrierten Schaltkreisen verwendet. Die Frequenz des Taktsignals ist ähnlich der Prozessorfrequenz.

X1 und X2 - Dies sind die Eingangssignale an den Pins 1 und 2. Diese Pins haben Verbindungen mit dem externen Oszillator, der das interne Schaltungssystem des Geräts betreibt. Diese Pins werden zur Erzeugung des Takts verwendet, der für die Mikroprozessorfunktionalität erforderlich ist.

Signale zurücksetzen

Es gibt zwei Reset-Pins, die an den Pins 3 und 36 Reset In und Reset Out sind.

RESET IN - Dieser Pin bedeutet das Zurücksetzen des Programmzählers auf Null. Dieser Pin setzt auch die HLDA-Flip-Flops und IE-Pins zurück. Die Steuereinheit befindet sich im Reset-Zustand, bis RESET nicht ausgelöst wird.

RESET OUT - Dieser Pin zeigt an, dass sich die CPU im Reset-Zustand befindet.

Serielle Eingangs- / Ausgangssignale

SID - Dies ist das serielle Eingangsdatenleitungssignal. Die Informationen auf dieser Datumsgrenze werden in die 7 übernommen^thBit des ACC, wenn die RIM-Funktionalität ausgeführt wird.

SOD - Dies ist das serielle Ausgangsdatenleitungssignal. Die 7 des ACC^thBit ist die Ausgabe auf der SOD-Datenleitung, wenn die SIIM-Funktionalität ausgeführt wird.

Extern initiierte und unterbrechen Signale

HLDA - Dies ist das Signal für die HOLD-Bestätigung, das das empfangene Signal der HOLD-Anforderung anzeigt. Wenn die Anforderung entfernt wird, geht der Pin in einen niedrigen Zustand. Dies ist der Ausgangspin.

HALT - Dieser Pin zeigt an, dass das andere Gerät Daten- und Adressbusse verwenden muss. Dies ist der Eingangspin.

INTA - Dieser Pin ist die Interrupt-Bestätigung, die vom Mikroprozessor nach dem Empfang des INTR-Pins geleitet wird. Dies ist der Ausgangspin.

IM - Dies ist das Interrupt-Anforderungssignal. Es hat im Vergleich zu anderen Interrupt-Signalen eine minimale Priorität.

TRAP, RST 5.5, 6.5, 7.5 - Dies sind alles die Eingangsinterrupt-Pins. Wenn einer der Interrupt-Pins erkannt wird, hat das nächste Signal von der konstanten Position im Speicher basierend auf der folgenden Tabelle funktioniert:

Die Prioritätsliste dieser Interrupt-Signale lautet

TRAP - Höchste

RST 7.5 - Hoch

RST 6.5 - Mittel

RST 5.5 - Niedrig

INTR - Niedrigster

Die Stromversorgungssignale sind Vcc und Vss Das sind + 5V und Erdungsstifte.

8085 Mikroprozessor-Interrupt

Zeitdiagramm des 8085-Mikroprozessors

Um den Betrieb und die Leistung des Mikroprozessors klar zu verstehen, ist das Zeitdiagramm der am besten geeignete Ansatz. Anhand des Zeitdiagramms ist es einfach, die Systemfunktionalität, die detaillierte Funktionalität jeder Anweisung und der Ausführung und andere zu kennen. Das Zeitdiagramm ist die grafische Darstellung von Anweisungen, die der Zeit entsprechen. Dies kennzeichnet den Taktzyklus, den Zeitraum, den Datenbus, den Betriebstyp wie RD / WR / Status und den Taktzyklus.

In der 8085-Mikroprozessorarchitektur werden hier die Zeitdiagramme von E / A-RD, E / A-WR, Speicher-RD, Speicher-WR und Opcode-Abruf untersucht.

Opcode-Abruf

Das Zeitdiagramm lautet:

Opcode-Abruf im 8085-Mikroprozessor

E / A lesen

Das Zeitdiagramm lautet:

Eingabe lesen

E / A schreiben

Das Zeitdiagramm lautet:

Eingabe schreiben

Speicher gelesen

Das Zeitdiagramm lautet:

Speicher gelesen

Speicher schreiben

Das Zeitdiagramm lautet:

Speicher schreiben in 8085 Mikroprozessor

Für alle diese Zeitdiagramme werden häufig Begriffe verwendet:

RD - Wenn es hoch ist, bedeutet dies, dass der Mikroprozessor keine Daten liest, oder wenn es niedrig ist, bedeutet dies, dass der Mikroprozessor Daten liest.

WR - Wenn es hoch ist, bedeutet dies, dass der Mikroprozessor keine Daten schreibt, oder wenn es niedrig ist, bedeutet dies, dass der Mikroprozessor Daten schreibt.

ICH BIN - Wenn es hoch ist, bedeutet dies, dass das Gerät eine E / A-Operation ausführt, oder wenn es niedrig ist, bedeutet dies, dass der Mikroprozessor eine Speicheroperation ausführt.

ABER - Dieses Signal impliziert eine gültige Adressverfügbarkeit. Wenn das Signal hoch ist, fungiert es als Adressbus oder wenn es niedrig ist, fungiert es als Datenbus.

S0 und S1 - Bezeichnet die Art des laufenden Maschinenzyklus.

Betrachten Sie die folgende Tabelle:

8085 Mikroprozessor-Befehlssatz

Das Befehlssatz von 8085 Die Mikroprozessorarchitektur ist nichts anderes als Befehlscodes, die zum Erreichen einer genauen Aufgabe verwendet werden, und Befehlssätze werden in verschiedene Typen eingeteilt, nämlich Steuerungs-, logische, Verzweigungs-, Arithmetik- und Datenübertragungsbefehle.

Adressierungsmodi von 8085

Die Adressierungsmodi der 8085 Mikroprozessoren kann als die von diesen Modi angebotenen Befehle definiert werden, die zum Bezeichnen der Informationen in verschiedenen Formen verwendet werden, ohne den Inhalt zu ändern. Diese werden in fünf Gruppen eingeteilt, nämlich Sofort-, Register-, Direkt-, Indirekt- und implizite Adressierungsmodi.

Sofortiger Adressierungsmodus

Hier ist der Quelloperand die Information. Wenn die Information 8-Bit ist, besteht der Befehl aus 2 Bytes. Wenn die Informationen 16 Bit enthalten, besteht der Befehl aus 3 Bytes.

Betrachten Sie die folgenden Beispiele:

MVI B 60 - Dies bedeutet, dass das 60H-Datum schnell in das B-Register verschoben wird

JMP-Adresse - Dies bedeutet, dass die Operandenadresse schnell übersprungen werden muss

Adressierungsmodus registrieren

Hier ist die Information, die betrieben werden muss, in den Registern vorhanden und die Operanden sind die Register. Die Operation findet also in mehreren Registern des Mikroprozessors statt.

Betrachten Sie die folgenden Beispiele:

INR B - Dies bedeutet, dass der Inhalt des Registers B um ein Bit erhöht wird

MOV A, B - Dies impliziert das Verschieben von Inhalten von Register B nach A.

ADD B - Dies impliziert, dass Register A und Register B hinzugefügt werden und die Ausgabe in A akkumuliert

JMP-Adresse - Dies bedeutet, dass die Operandenadresse schnell übersprungen werden muss

Direkter Adressierungsmodus

Hier befindet sich die zu bedienende Information im Speicherort, und der Operand wird direkt als Speicherplatz betrachtet.

Betrachten Sie die folgenden Beispiele:

LDA 2100 - Dies impliziert das Laden des Speicherplatzinhalts in den Akkumulator A.

IN 35 - Dies impliziert das Lesen der Informationen von dem Port mit der Adresse 35

Indirekter Adressierungsmodus

Hier befindet sich die zu bedienende Information im Speicherort, und der Operand wird indirekt als Registerpaar betrachtet.

Betrachten Sie die folgenden Beispiele:

LDAX B - Dies bedeutet, dass der Inhalt des B-C-Registers in den Akkumulator verschoben wird
LXIH 9570 - Dies impliziert das sofortige Laden des H-L-Paares mit der Adresse des Standorts 9570

Impliziter Adressierungsmodus

Hier ist der Operand verborgen und die zu bedienenden Informationen sind in den Daten selbst vorhanden.

Beispiele sind:

RRC - Impliziert, dass der Akku A um ein Bit in die richtige Position gedreht wird

RLC - Impliziert, dass der Akku A um ein Bit nach links gedreht wird

Anwendungen

Mit der Entwicklung von Mikroprozessorgeräten kam es zu einem großen Wandel und einer großen Veränderung im Leben vieler Menschen in verschiedenen Branchen und Domänen. Aufgrund der Kosteneffizienz, des minimalen Gewichts und des minimalen Stromverbrauchs des Geräts sind diese Mikroprozessoren heutzutage in großem Umfang im Einsatz. Betrachten wir heute das Anwendungen der 8085-Mikroprozessorarchitektur .

Da die 8085-Mikroprozessorarchitektur im Befehlssatz enthalten ist, enthält sie mehrere grundlegende Anweisungen wie Jump, Add, Sub, Move und andere. Mit diesem Befehlssatz werden Befehle in einer Programmiersprache verfasst, die für das Bediengerät verständlich ist und zahlreiche Funktionen wie Addition, Division, Multiplikation, Bewegen zum Tragen und vieles mehr ausführt. Noch komplizierter können diese Mikroprozessoren auch sein.

Technische Anwendungen

Die Anwendungen, die Mikroprozessoren verwenden, sind Verkehrsmanagementgeräte, Systemserver, medizinische Geräte, Verarbeitungssysteme, Aufzüge, riesige Maschinen, Schutzsysteme, Untersuchungsbereiche und in wenigen Schließsystemen automatische Ein- und Ausgänge.

Medizinische Domäne

Die wichtigste Verwendung von Mikroprozessoren in der medizinischen Industrie ist die Insulinpumpe, bei der der Mikroprozessor dieses Gerät reguliert. Es verfügt über mehrere Funktionen wie die Speicherung von Berechnungen, die Verarbeitung von Informationen, die von Biosensoren empfangen werden, und die Untersuchung der Ergebnisse.

Kommunikation

• Im Kommunikationsbereich ist die Telefonbranche die wichtigste und auch die wichtigste. Hier kommen Mikroprozessoren in digitalen Telefonsystemen, Modems, Datenkabeln, in Telefonvermittlungen und vielen anderen zum Einsatz.
• Die Anwendung des Mikroprozessors im Satellitensystem TV hat auch die Möglichkeit von Telefonkonferenzen ermöglicht.
• Selbst in Registrierungssystemen für Fluggesellschaften und Eisenbahnen werden Mikroprozessoren verwendet. LANs und WANs zur Herstellung der Kommunikation vertikaler Daten über die Computersysteme.

Elektronik

Das Gehirn des Computers ist die Technologie der Mikroprozessoren. Diese sind in den verschiedenen Arten von Systemen wie in Mikrocomputern bis hin zu Supercomputern implementiert. In der Spielebranche werden viele Spielanweisungen unter Verwendung eines Mikroprozessors entwickelt.

Fernseher, iPad und virtuelle Steuerungen umfassen sogar diese Mikroprozessoren, um komplizierte Anweisungen und Funktionen auszuführen.

Hier geht es also um die 8085-Mikroprozessorarchitektur. Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen 8085 Mikroprozessorfunktionen Ist es ein 8-Bit-Mikroprozessor, der mit 40 Pins umschlossen ist, verwendet er + 5V Versorgungsspannung für den Betrieb. Es besteht aus dem 16-Bit-Stapelzeiger und dem Programmzähler sowie 74 Befehlssätzen und vielem mehr. Hier ist eine Frage an Sie, was ist das 8085 Mikroprozessorsimulator ?