Микропроцессор К580ВМ80А

Рассмотрим более подробно состав и работу наиболее распространенного микропроцессора типа К580ВМ80А (аналог INTEL 8080 USA). Функциональная схема и условное обозначение К580ВМ80И приведены на рисунке 5.55. АЛУ процессора 8-и разрядное (1 байт). Регистр-аккумулятор также однобайтовый, соединен с АЛУ через буфер. Буфер предназначен для согласования выходных сигналов регистра с АЛУ. Аккумулятор является основным операционным звеном, в нем хранится один из операндов, над которыми производится операция, и в него выводится результат операции, которую выполняет АЛУ.

В процессоре имеется шесть однобайтовых регистров общего назначения (РОН): В, C, D, E, H, L.

Они используются для хранения данных и промежуточных результатов вычислений. Кроме того, РОН могут использоваться как регистровые пары: ВC, DE, HL при обработке 16-разрядных чисел. Регистры В, D, Н используются для записи старшего байта числа, а С, Е, L – младшего байта числа. Регистр признаков (флагов) – однобайтовый регистр, в котором используется 5 разрядов. В регистре записываются значения следующих признаков:

СУ – признак переноса;

Р – признак четности;

АС – признак промежуточного переноса;

Z – признак нуля;

S – признак знака.

Расположение разрядов регистра F, где вырабатываются признаки, приведен на рисунке 5.56, остальные три разряда не используются. Разряды регистра принято нумеровать от 0 до 7, поэтому их обозначают D₀ ... D₇ (всего разрядов -8).

D₇ D₆ D₅ D₄ D₃ D₂ D₁ D₀

S

Z

*

AC

*

P

*

CY

Рис. 5.56 – Распределение информации в регистре признаков

Значения признаков вырабатываются в регистре F при арифметических и логических операциях по отношению к данным, находящимся в аккумуляторе (регистре А). Например, если была выполнена какая-то арифметическая операция, в результате которой в регистре А получился нуль, то в регистре признаков F в разряде D₆ появится единица, свидетельствующая о появлении нуля в аккумуляторе.

Регистр команд – однобайтовый регистр, в котором хранится код выполняемой команды. После выполнения очередной команды в регистр команд автоматически записывается код следующей команды из ячейки оперативной памяти, адрес которой содержится в счетчике команд.

Счетчик команд – (регистр адреса команд) двухбайтовый. Этот регистр хранит адрес следующей команды. Счетчик команд автоматически получает приращение хранимого в нем адреса в зависимости от того, какую по длительности команду (в 1,2 или 3 байта) МП считывает из памяти, указывая всегда на первый байт следующей команды.

Указатель стека – двухбайтовый регистр. Этот регистр хранит адрес очередной ячейки стека (адрес последней заполненной ячейки стека).

а

б

а – функциональная схема; б – условное обозначение

Рис. 5.55 – Микропроцессор КР580ВМ80А

При вводе данных в верхнюю часть стековой памяти содержимое указателя стека уменьшается на единицу, при считывании увеличивается на единицу.

Кроме того, имеются регистры временного хранения информации, буферы, схема приращения и уменьшения на 1, схема десятичной коррекции.

Обмен информацией между функциональными узлами микропроцессора осуществляется с помощью шин. Адресная шина 16-ти разрядная и выполняет две функции: передача адреса ячейки памяти и передача адреса внешнего устройства при выполнении команд IN и OUT. С помощью 16-ти разрядного двоичного числа можно организовать адресацию 2¹⁶ ячеек памяти, то есть максимальная емкость памяти, которую можно подключать к микропроцессору, составляет 64 Кбайта. Адрес начальной ячейки памяти (0000)_н, а конечной – (FFFF)_н. При адресации внешних устройств адрес передается по линиям А₀ ¸ А₇, а на линиях А₈_¸ А₁₅ адрес дублируется, таким образом возможно обращение к 2⁸ = 256 внешним устройствам. Каждая физическая линия адресной шины является ТТЛ выходом с тремя устойчивыми состояниями и нагрузочной способностью, равной единице. В связи с этим, подключение адресной шины осуществляется через буфер.

Шина данных микропроцессора двунаправленная и выполняет две функции: передача управляющего слова и обмен информацией между регистрами и блоками микро-ЭВМ. Шина данных 8-ми разрядная. Микропроцессор КР580ВМ80А имеет 10 типов машинных циклов. Информация о том, какого типа будет выполняться цикл, передается по шине данных в начале каждого цикла. Такая кодовая комбинация называется управляющим словом. В таблице 5.4 приведены типы циклов и соответствующее им состояние шины данных.

Шина управления в КР580ВМ80А не реализована, поэтому эта шина организуется с помощью дополнительной микросхемы, называемой системным контроллером, на вход которой подается управляющее слово и сигналы управления МП.

Синхронизация работы МП осуществляется подачей на его вход тактовых импульсов, которые формируются специальной микросхемой. Частота следования тактовых импульсов равна 2.0 МГц. Генератор стабилизирован кварцем.