Architecture du processeur

L'unité de microprocesseur est synonyme d'unité centrale de traitement, CPU utilisée dans l'ordinateur traditionnel. Le microprocesseur (MPU) agit comme un périphérique ou un groupe de périphériques qui effectuent les tâches suivantes.

  • communiquer avec des périphériques
  • fournir un signal de synchronisation
  • flux de données direct
  • effectuer des tâches informatiques comme spécifié par les instructions en mémoire

Microprocesseur 8085

Le microprocesseur 8085 est un microprocesseur 8 bits à usage général capable d'adresser 64 Ko de mémoire. Ce processeur dispose d'une quarantaine de broches, nécessite une alimentation unique de +5 V et une horloge monophasée 3 MHz.

Diagramme

ALU

L'ALU exécute la fonction de calcul du microprocesseur. Il comprend l'accumulateur, le registre temporaire, le circuit arithmétique et logique et cinq drapeaux. Le résultat est stocké dans l'accumulateur et les drapeaux.

Diagramme

Accumulateur

Il s'agit d'un registre 8 bits qui fait partie d'ALU. Ce registre est utilisé pour stocker des données 8 bits et pour effectuer des opérations arithmétiques et logiques. Le résultat de l'opération est stocké dans l'accumulateur.

Diagramme

Drapeaux

Les drapeaux sont programmables. Ils peuvent être utilisés pour stocker et transférer les données des registres en utilisant l'instruction. L'ALU comprend cinq bascules qui sont réglées et réinitialisées selon la condition des données dans l'accumulateur et d'autres registres.

  • S (Sign) flag- Après l'exécution d'une opération arithmétique, si le bit D 7 du résultat est 1, le drapeau de signe est mis à 1. Il est utilisé pour le numéro signé. Dans un octet donné, si D 7 vaut 1, cela signifie un nombre négatif. S'il est égal à zéro, il s'agit d'un nombre positif.

  • Z (Zero) flag - L'indicateur zéro est défini si le résultat de l'opération ALU est 0.

  • AC (Auxiliary Carry) flag- En opération arithmétique, lorsque la retenue est générée par le chiffre D3 et transmise au chiffre D 4 , l'indicateur AC est positionné. Cet indicateur est utilisé uniquement en fonctionnement BCD en interne.

  • P (Parity) flag- Après une opération arithmétique ou logique, si le résultat a un nombre pair de 1, le drapeau est positionné. S'il a un nombre impair de 1, l'indicateur est réinitialisé.

  • C (Carry) flag - Si le résultat de l'opération arithmétique est une retenue, le drapeau de retenue est mis, sinon il est réinitialisé.

Inscription section

Il s'agit essentiellement d'un périphérique de stockage et transfère les données des registres en utilisant des instructions.

  • Stack Pointer (SP)- Le pointeur de pile est également un registre 16 bits qui sert de pointeur mémoire. Il pointe vers un emplacement de mémoire dans la mémoire de lecture / écriture appelé pile. Entre l'exécution du programme, parfois les données doivent être stockées dans la pile. Le début de la pile est défini en chargeant une adresse 16 bits dans le pointeur de pile.

  • Program Counter (PC)- Ce registre de 16 bits s'occupe de la quatrième opération pour séquencer l'exécution de l'instruction. Ce registre est également un pointeur de mémoire. Les emplacements de mémoire ont une adresse de 16 bits. Il est utilisé pour stocker l'adresse d'exécution. La fonction du compteur de programme est de pointer vers l'adresse mémoire à partir de laquelle l'octet suivant doit être extrait.

  • Storage registers- Ces registres stockent des données 8 bits lors de l'exécution d'un programme. Ces registres sont identifiés par B, C, D, E, H, L. Ils peuvent être combinés en tant que paire de registres BC, DE et HL pour effectuer des opérations de 16 bits.

Section du temps et du contrôle

Cette unité est chargée de synchroniser le fonctionnement du microprocesseur selon l'impulsion d'horloge et de générer les signaux de commande qui sont nécessaires pour une communication fluide entre le microprocesseur et les périphériques. Les signaux RD bar et WR bar sont des impulsions synchrones qui indiquent si des données sont disponibles sur le bus de données ou non. L'unité de contrôle est chargée de contrôler le flux de données entre le microprocesseur, la mémoire et les périphériques.

Diagramme PIN

Tout le signal peut être classé en six groupes

SN Groupe La description
1 Address bus

Le microprocesseur 8085 a 8 lignes de signal, A 15 - A 8 qui sont unidirectionnelles et utilisées comme bus d'adresse d'ordre élevé.
2 Data bus

La ligne de signal AD7 - AD0 est bidirectionnelle à double usage. Ils sont utilisés aussi bien comme bus d'adresses de poids faible que comme bus de données.
3 Control signal and Status signal

Signal de contrôle

RD bar- C'est un signal de contrôle de lecture (actif bas). S'il est actif, la mémoire lit les données.

WR bar- Il s'agit du signal de commande d'écriture (actif bas). Il est actif lorsqu'il est écrit dans la mémoire sélectionnée.

Signal d'état

ALU (Address Latch Enable)- Lorsque ALU est élevé. Le microprocesseur 8085 utilise le bus d'adresse. Lorsque ALU est faible. Le microprocesseur 8085 utilise le bus de données.

IO/M bar- Il s'agit d'un signal d'état utilisé pour différencier les opérations d'E / S et de mémoire. Lorsqu'elle est élevée, elle indique une opération d'E / S et lorsqu'elle est basse, elle indique une opération de mémoire.

S1 and S0 - Ces signaux d'état, similaires aux entrées / sorties et à la barre de mémoire, peuvent identifier diverses opérations, mais ils sont rarement utilisés dans les petits systèmes.
4 Power supply and frequency signal

Vcc - Alimentation + 5v.

Vss - référence au sol.

X, X- Un cristal est connecté à ces deux broches. La fréquence est divisée en interne par deux systèmes d'exploitation à 3 MHz, le cristal doit avoir une fréquence de 6 MHz.

CLK out - Ce signal peut être utilisé comme horloge système pour d'autres appareils.
5 Externally initiated signal

INTR (i/p) - Demande d'interruption.

INTA bar (o/p) - Il est utilisé comme interruption d'acquittement.

TRAP (i/p) - Il s'agit d'une interruption non masquable et a la priorité la plus élevée.

HOLD (i/p) - Il est utilisé pour contenir le programme en cours d'exécution.

HLDA (o/p) - Tenir acquitter.

READY (i/p) - Ce signal est utilisé pour retarder le cycle de lecture ou d'écriture du microprocesseur jusqu'à ce qu'un périphérique à réponse lente soit prêt à accepter ou à envoyer des données.

RESET IN bar - Lorsque le signal sur cette broche devient faible, le compteur de programme est mis à zéro, le bus est tri-énoncé, et le MPU est réinitialisé.

RESET OUT- Ce signal indique que le MPU est en cours de réinitialisation. Le signal peut être utilisé pour réinitialiser d'autres appareils.

RST 7.5, RST 6.5, RST 5.5 (Request interrupt)- Il est utilisé pour transférer le contrôle du programme vers un emplacement mémoire spécifique. Ils ont une priorité plus élevée que l'interruption INTR.
6 Serial I/O ports

Le microprocesseur 8085 a deux signaux pour mettre en œuvre les données d'entrée série de transmission série et les données de sortie série.

Format d'instruction

Chaque instruction est représentée par une séquence de bits dans l'ordinateur. L'instruction est divisée en groupe de bits appelé champ. La manière dont l'instruction est exprimée est appelée format d'instruction. Il est généralement représenté sous forme de boîte rectangulaire. Le format des instructions peut être des types suivants.

Formats d'instructions variables

Ce sont les formats d'instructions dans lesquels la longueur de l'instruction varie en fonction des spécificateurs d'opcode et d'adresse. Par exemple, l'instruction VAX varie entre 1 et 53 octets tandis que l'instruction X86 varie entre 1 et 17 octets.

Format

Avantage

Ces formats ont une bonne densité de code.

Inconvénient

Ces formats d'instructions sont très difficiles à décoder et à canaliser.

Formats d'instruction fixes

Dans ce type de format d'instructions, toutes les instructions sont de même taille. Par exemple, MIPS, Power PC, Alpha, ARM.

Format

Avantage

Ils sont faciles à décoder et à mettre en œuvre.

Inconvénient

Ils n'ont pas une bonne densité de code.

Formats d'instructions hybrides

Dans ce type de formats d'instructions, nous avons plusieurs longueurs de format spécifiées par opcode. Par exemple, IBM 360/70, MIPS 16, Thumb.

Format

Avantage

Ces compromis entre densité de code et instruction de ce type sont très faciles à décoder.

Modes d'adressage

Le mode d'adressage offre différentes manières d'accéder à une adresse à des données données à un processeur. Les données opérées sont stockées dans l'emplacement de mémoire, chaque instruction exigeant certaines données sur lesquelles elle doit fonctionner. Il existe différentes techniques pour spécifier l'adresse des données. Ces techniques sont appelées modes d'adressage.

  • Direct addressing mode- Dans le mode d'adressage direct, l'adresse de l'opérande est donnée dans l'instruction et les données sont disponibles dans l'emplacement mémoire qui est fourni dans l'instruction. Nous déplacerons ces données à l'emplacement souhaité.

  • Indirect addressing mode- Dans le mode d'adressage indirect, l'instruction spécifie un registre qui contient l'adresse de l'opérande. La RAM interne et la RAM externe sont accessibles via le mode d'adressage indirect.

  • Immediate addressing mode- Dans le mode d'adressage immédiat, des données directes sont données dans l'opérande qui déplacent les données dans l'accumulateur. C'est très rapide.

  • Relative addressing mode- Dans le mode d'adresse relative, l'adresse effective est déterminée par le mode d'index en utilisant le compteur de programme au lieu d'un registre de processeur à usage général. Ce mode est appelé mode d'adresse relative.

  • Index addressing mode- Dans le mode d'adresse d'index, l'adresse effective de l'opérande est générée en ajoutant une valeur de contenu au contenu du registre. Ce mode est appelé mode d'adresse d'index.