Einführung in den 8080-Mikroprozessor und seine Architektur

Der 8080-Mikroprozessor wurde von Masatoshi Shima entworfen und Federico Faggin Stan Mazor trug zur Entwicklung eines Chips bei. Im Jahr 1972 wurde an einem 8080-Mikroprozessor gearbeitet, und die CPU wurde im April 1974 freigegeben. Die ursprüngliche Version von 8080 hatte den Fehler, dass nur TTL-Geräte mit geringem Stromverbrauch betrieben werden konnten. Nachdem der Fehler entdeckt wurde, wurde die aktualisierte Version der CPU-8080A von Intel veröffentlicht, mit der Standard-TTL-Geräte betrieben werden können.

8080 Mikroprozessor

Der Intel 8080 / 808A war kein Objektcode, er stimmte gut mit dem 8008 überein, aber sein Quellcode stimmte gut mit ihm überein. Ähnlich wie der 8008-Mikroprozessor verfügt die 8080-CPU über dieselbe Interrupt-Verarbeitungslogik. Die maximale Speichergröße des Intel-Mikroprozessors 8080 wurde von 16 KB auf 64 KB erhöht. Der Mikroprozessor 8080 war sehr im Trend und wurde von vielen Unternehmen als zweites Produkt bezogen. Genetische Kopien des 8080-Prozessors wurden in Polen, der UdSSR, der CSSR, Rumänien und Ungarn angefertigt. Heutzutage verschiedene Arten von Mikroprozessoren verfügbar, die Weiterentwicklung zu diesem Prozessor sind.

8080 Mikroprozessor

Pin-Diagramm von 8080

Ein Mikroprozessor integriert die Funktionen der Computer-CPU auf einem einzigen IC. Es ist ein programmierbares Gerät, das die digitalen Daten als Eingabe akzeptiert, gemäß den in seinem Speicher gespeicherten Befehlen verarbeitet und Ergebnisse als Ausgabe liefert. Das Geschichte des Mikroprozessors Aus technischer Sicht umfasst die Konzentration auf verschiedene Unternehmen und Wettbewerber von Mikroprozessoren verschiedene Phasen von eingebettetes Mikroprozessor-Design .

Ein 8080-Mikroprozessor ist eine 8-Bit-Parallel-CPU, und dieser Mikroprozessor wird in universellen digitalen Computersystemen verwendet. Er besteht aus einem einzelnen Integrations-Chip im großen Maßstab unter Verwendung des Intel N-Kanal-Silizium-Gate-MOS-Prozesses. Der Mikroprozessor 8080 besteht aus 40 Pins und überträgt interne Informationen und Daten über einen bidirektionalen 8-Bit-Datenbus mit drei Zuständen (D0-D7). Die Adressen und Speicheradressen der Peripheriegeräte werden über einen 16-Bit-Adressbus mit drei Zuständen (A0-A15) übertragen.

Sechs Steuer- und Zeitsteuerausgänge WAIT, HLDA, WAIT, DBIN, SYNC und WR stammen vom Mikroprozessor 8080, während Steuereingänge (HOLD, READY, RESET, (WR) ̅ und INT) Leistungseingänge (+12, +5, - 5 und GND) und Takteingänge (∅1 und ∅2) werden vom 8080 akzeptiert.

8080 Mikroprozessorarchitektur

Die Funktionsblöcke des Mikroprozessors 8080 sind in der obigen Architektur gezeigt, und seine CPU besteht aus den folgenden Funktionseinheiten:

• Adresslogik und Registerarray
• Arithmetische und logische Einheit
• Kontrollabschnitt und Anweisungsregister
• Bidirektionaler Datenbuspuffer mit 3 Zuständen

Architektur des Mikroprozessors 8080

Arithmetische und logische Einheit

Die ALU enthält die folgenden Register:

• Ein 8-Bit-Akku
• Ein 8-Bit-temporärer Akkumulator (TMP)
• Ein temporäres 8-Bit-Register
• Ein Flaggenregister

Arithmetische, logische und Drehoperationen werden in der ALU ausgeführt. Die Arithmetik- und Logikeinheit wird vom temporären Akkumulator, dem Übertrags-Flip-Flop und dem TMP-Register der Register gespeist. Das Ergebnis des Prozesses kann auf ähnliche Weise an den Akkumulator übertragen werden, die ALU speist auch das Flag-Register. Das TMP-Register erhält Informationen vom internen Bus und sendet die Daten dann an die ALU und auch an das Flag-Register. Der Akkumulator kann vom internen Bus und der ALU geladen werden und überträgt Daten an den temporären Akkumulator. Das Innere des Hilfs-Carry-Flip-Flops und des Akkumulators werden auf Dezimalkorrektur getestet, indem ein Befehl zum Anpassen der Dezimalzahl für Addition ausgeführt wird.

Befehlssatz

Der 8080-Mikroprozessor-Befehlssatz enthält fünf verschiedene Befehlskategorien:

• Datenverschiebungsgruppe: Der Datenbewegungsbefehl überträgt Daten zwischen Registern oder zwischen Speicher und Registern.
• Arithmetikgruppe: Arithmetische Gruppenanweisungen Addieren, Subtrahieren, Inkrementieren oder Dekrementieren von Daten in den Speicher oder in Registern.
• Logische Gruppe : Logischer Gruppenbefehl UND, ODER, EX-ODER, Daten vergleichen, ergänzen oder in Register oder im Speicher drehen.
• Zweiggruppe: Es wird auch als Steuerübertragungsanweisung bezeichnet. Es enthält bedingte, unbedingte Rückgabeanweisungen sowie Anweisungen und Neustarts für Subroutinenaufrufe.
• Stapel-, Maschinen- und E / A-Gruppe: Diese Anweisung enthält E / A-Anweisungen sowie Anweisungen zum Verwalten der Stapel- und internen Steuerflags

Befehls- und Datenformate

Der Speicher des 8080-Mikroprozessors ist in 8-Bit-Größen organisiert, die als Bytes bezeichnet werden. Jedes Byte hat eine exklusive 16-Bit-Binäradresse, die sich auf seine sequentielle Position im Speicher bezieht. Der 8080 kann auch aus ROM-Elementen (Nur-Lese-Speicher) und RAM-Elementen (Direktzugriffsspeicher) bestehen, und der Mikroprozessor kann direkt bis zu 65.536 Bytes Speicher adressieren.

Daten im 8080-Mikroprozessor werden in Form von 8-Bit-Binärziffern gespeichert.

Wenn ein Register eine Binärzahl enthält, ist es wichtig, die Reihenfolge zu finden, in der Bits der Zahl geschrieben werden. Im Intel 8080-Mikroprozessor wird BIT 0 als LSB und BIT 7 als MSB bezeichnet.

Die 8080-Mikroprozessor-Programmbefehle können ein Byte, zwei oder drei Bytes lang sein. Verschiedene Byteanweisungen müssen an aufeinanderfolgenden Speicherorten gespeichert werden. Die Adresse des ersten Bytes wird immer als Adresse der Anweisungen verwendet. Das richtige Befehlsformat hängt von der jeweiligen auszuführenden Operation ab.

Erinnerung

Der gesamte adressierbare Speicher des Mikroprozessors beträgt 64 KB, und der Stapel Programm- und Datenspeicher belegen den gleichen Speicherplatz.

• Im Programmspeicher kann das Programm an einer beliebigen Stelle im Speicheraufruf platziert werden, Sprung- und Verzweigungsbefehle können 16-Bit-Adressen verwenden, d. H. Sie können verwendet werden, um irgendwo innerhalb des 64-KB-Speichers zu verzweigen / zu springen. Alle diese Anweisungen verwenden eine vollständige Adressierung.
• Im Datenspeicher verwendet der Prozessor immer 16-Bit-Adressen, damit sich die Daten überall befinden können.
• Stapelspeicher Ist nur durch die Größe des Speichers unvollständig, wird der Stapel nach unten angehoben.

Zustandsflaggen

Flag ist ein 8-Bit-Register mit fünf 1-Bit-Flags. Es gibt fünf Arten von Flags, die mit der Implementierung von Anweisungen auf dem Mikroprozessor 8080 verbunden sind. Sie sind Vorzeichen, Null, Parität, Übertrag und Hilfsübertrag, und diese Flags werden durch ein 1-Bit-Register in der CPU dargestellt. Ein Flag wird gesetzt, indem das Bit auf 1 gesetzt wird, und zurückgesetzt, indem das Bit auf 0 gezwungen wird.

• Null-Flag: Wenn das Ergebnis einer Anweisung den Wert '0' hat, wird dieses Null-Flag gesetzt oder zurückgesetzt.
• Vorzeichen-Flag: Wenn das MSB-Bit eines Befehls den Wert '1' hat, wird dieses Flag gesetzt oder es wird zurückgesetzt.
• Paritätsflag: Wenn die Anzahl der gesetzten Bits im Ergebnis einen geraden Wert hat, wird dieses Flag gesetzt oder es wird zurückgesetzt.
• Carry-Flag: Wenn beim Ausleihen, Addieren, Subtrahieren oder Vergleichen ein Carry aufgetreten ist, wird dieses Flag gesetzt oder zurückgesetzt.
• Auxiliary Carry: Wenn das Ergebnis von 3-Bit auf 4-Bit ausgeführt wurde, wird dieses Flag gesetzt, andernfalls wird es zurückgesetzt.

Unterbricht

Der Prozessor wartet maskierbare Interrupts . Wenn ein Interrupt auftritt, ruft der Prozessor häufig einen dieser Befehle vom Bus ab:

• In RST-Anweisungen (RST0 - RST7) spart der Prozessor Strom Programm zähler in Stapel und Verzweigungen zum Speicherplatz N * 8 (wobei N eine 3-Bit-Zahl von 0 bis 7 ist, die mit dem RST-Befehl geliefert wird).
• Der CALL-Befehl ist ein 3-Byte-Befehl, bei dem der Prozessor das Unterprogramm aufruft, dessen Adresse im zweiten und dritten Byte des Befehls angegeben ist.

Mithilfe von EI- und DI-Anweisungen können die Interrupts aktiviert oder deaktiviert werden.

Somit ist der Intel 8080-Mikroprozessor ein Nachfolger der Intel 8008-CPU. Die Originalversion des Mikroprozessors hatte einen Fehler. Nachdem der Fehler festgestellt wurde, veröffentlichte Intel eine aktualisierte Version der CPU, mit der Standard-TTL-Geräte betrieben werden können. Hier geht es um den 8080-Mikroprozessor und seine Architektur. Basierend auf den Informationen, die hier in diesem Artikel gegeben werden, werden die Leser aufgefordert, ihre Vorschläge, Rückmeldungen und Kommentare im Kommentarbereich unten zu veröffentlichen.

Bildnachweis:

• 8080 Mikroprozessor von Antiquetech
• Architektur des Mikroprozessors 8080 von Blogspot