Kiến trúc CPU

Khối vi xử lý đồng nghĩa với khối xử lý trung tâm, CPU được sử dụng trong máy tính truyền thống. Bộ vi xử lý (MPU) hoạt động như một thiết bị hoặc một nhóm thiết bị thực hiện các tác vụ sau.

giao tiếp với các thiết bị ngoại vi
cung cấp tín hiệu thời gian
luồng dữ liệu trực tiếp
thực hiện các tác vụ máy tính theo chỉ dẫn trong bộ nhớ

Bộ vi xử lý 8085

Bộ vi xử lý 8085 là một bộ vi xử lý đa dụng 8 bit có khả năng xử lý 64k bộ nhớ. Bộ xử lý này có bốn mươi chân, yêu cầu nguồn điện đơn +5 V và xung nhịp một pha 3 MHz.

Sơ đồ khối

ALU

ALU thực hiện chức năng tính toán của bộ vi xử lý. Nó bao gồm bộ tích lũy, thanh ghi tạm thời, mạch số học & logic & và năm cờ. Kết quả được lưu trữ trong bộ tích lũy và cờ.

Sơ đồ khối

Tích lũy

Nó là một thanh ghi 8-bit là một phần của ALU. Thanh ghi này được sử dụng để lưu trữ dữ liệu 8 bit và thực hiện phép toán số học & logic. Kết quả của hoạt động được lưu trữ trong bộ tích lũy.

Biểu đồ

Cờ

Cờ có thể lập trình. Chúng có thể được sử dụng để lưu trữ và chuyển dữ liệu từ các thanh ghi bằng cách sử dụng lệnh. ALU bao gồm năm flip-flops được đặt và đặt lại theo tình trạng dữ liệu trong bộ tích lũy và các thanh ghi khác.

S (Sign) flag- Sau khi thực hiện một phép tính số học, nếu bit D ₇ của kết quả là 1 thì cờ dấu được đặt. Nó được sử dụng để ký số. Trong một byte nhất định, nếu D ₇ là 1 có nghĩa là số âm. Nếu nó là số 0 có nghĩa là nó là một số dương.
Z (Zero) flag - Cờ số không được đặt nếu kết quả hoạt động ALU là 0.
AC (Auxiliary Carry) flag- Trong phép toán số học, khi carry được tạo bởi chữ số D3 và được chuyển cho chữ số D ₄ , cờ AC được thiết lập. Cờ này chỉ được sử dụng trong hoạt động BCD nội bộ.
P (Parity) flag- Sau phép toán số học hoặc logic, nếu kết quả có số chẵn là 1 thì cờ được đặt. Nếu nó có số lẻ là 1, cờ được đặt lại.
C (Carry) flag - Nếu kết quả hoạt động số học nằm trong giá trị mang, cờ mang được đặt, nếu không, nó sẽ được đặt lại.

Đăng ký phần

Về cơ bản nó là một thiết bị lưu trữ và chuyển dữ liệu từ các thanh ghi bằng cách sử dụng các hướng dẫn.

Stack Pointer (SP)- Con trỏ ngăn xếp cũng là một thanh ghi 16 bit được sử dụng như một con trỏ bộ nhớ. Nó trỏ đến một vị trí bộ nhớ trong bộ nhớ Đọc / Ghi được gọi là ngăn xếp. Giữa quá trình thực thi chương trình, đôi khi dữ liệu sẽ được lưu trữ trong ngăn xếp. Đầu ngăn xếp được xác định bằng cách tải địa chỉ 16 bit trong con trỏ ngăn xếp.
Program Counter (PC)- Thanh ghi 16-bit này xử lý hoạt động thứ tư để trình tự thực hiện lệnh. Thanh ghi này cũng là một con trỏ bộ nhớ. Vị trí bộ nhớ có địa chỉ 16-bit. Nó được sử dụng để lưu trữ địa chỉ thực thi. Chức năng của bộ đếm chương trình là trỏ đến địa chỉ bộ nhớ mà byte tiếp theo sẽ được tìm nạp.
Storage registers- Các thanh ghi này lưu trữ dữ liệu 8 bit trong quá trình thực hiện chương trình. Các thanh ghi này được xác định là B, C, D, E, H, L. Chúng có thể được kết hợp thành cặp thanh ghi BC, DE và HL để thực hiện một số hoạt động 16 bit.

Phần kiểm soát và thời gian

Bộ phận này có nhiệm vụ đồng bộ hóa hoạt động của Bộ vi xử lý theo xung đồng hồ và tạo ra các tín hiệu điều khiển cần thiết để giao tiếp thông suốt giữa Bộ vi xử lý và các thiết bị ngoại vi. Tín hiệu thanh RD và thanh WR là các xung đồng bộ cho biết dữ liệu có sẵn trên bus dữ liệu hay không. Khối điều khiển có nhiệm vụ điều khiển luồng dữ liệu giữa bộ vi xử lý, bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi.

Sơ đồ mã PIN

Tất cả các tín hiệu có thể được phân loại thành sáu nhóm

SN	Nhóm	Sự miêu tả
1	Address bus	Bộ vi xử lý 8085 có 8 đường tín hiệu, A ₁₅ - A ₈ là một hướng và được sử dụng như một bus địa chỉ bậc cao.
2	Data bus	Đường tín hiệu AD7 - AD0 là hai hướng cho mục đích kép. Chúng được sử dụng làm bus địa chỉ thứ tự thấp cũng như bus dữ liệu.
3	Control signal and Status signal	Tín hiệu điều khiển RD bar- Nó là một tín hiệu điều khiển đọc (hoạt động thấp). Nếu nó đang hoạt động thì bộ nhớ sẽ đọc dữ liệu. WR bar- Đó là tín hiệu điều khiển ghi (hoạt động ở mức thấp). Nó hoạt động khi được ghi vào bộ nhớ đã chọn. Tín hiệu trạng thái ALU (Address Latch Enable)- Khi ALU cao. Bộ vi xử lý 8085 sử dụng bus địa chỉ. Khi ALU thấp. Bộ vi xử lý 8085 được sử dụng bus dữ liệu. IO/M bar- Đây là một tín hiệu trạng thái được sử dụng để phân biệt giữa i / o và hoạt động bộ nhớ. Khi ở mức cao, nó cho biết hoạt động i / o và khi ở mức thấp, nó cho biết hoạt động của bộ nhớ. S₁ and S₀ - Các tín hiệu trạng thái này, tương tự như i / o và thanh bộ nhớ, có thể xác định các hoạt động khác nhau, nhưng chúng hiếm khi được sử dụng trong hệ thống nhỏ.
4	Power supply and frequency signal	V_cc - + Nguồn điện 5v. V_ss - tham chiếu mặt bằng. X, X- Một tinh thể được nối ở hai chốt này. Tần số được phân chia bên trong cho hai hệ thống hoạt động là 3 MHz, tinh thể phải có tần số 6 MHz. CLK out - Tín hiệu này có thể được sử dụng làm đồng hồ hệ thống cho các thiết bị khác.
5	Externally initiated signal	INTR (i/p) - Yêu cầu ngắt. INTA bar (o/p) - Nó được sử dụng như ngắt xác nhận. TRAP (i/p) - Đây là ngắt không che được và có mức ưu tiên cao nhất. HOLD (i/p) - Nó dùng để chứa chương trình đang thực thi. HLDA (o/p) - Giữ xác nhận. READY (i/p) - Tín hiệu này được sử dụng để trì hoãn chu kỳ đọc hoặc ghi của bộ vi xử lý cho đến khi một thiết bị ngoại vi phản hồi chậm sẵn sàng chấp nhận hoặc gửi dữ liệu. RESET IN bar - Khi tín hiệu trên chân này ở mức thấp, bộ đếm chương trình được đặt thành 0, bus được xác định ba, & MPU được đặt lại. RESET OUT- Tín hiệu này cho biết MPU đang được thiết lập lại. Tín hiệu có thể được sử dụng để thiết lập lại các thiết bị khác. RST 7.5, RST 6.5, RST 5.5 (Request interrupt)- Nó được sử dụng để chuyển điều khiển chương trình đến vị trí bộ nhớ cụ thể. Chúng có mức ưu tiên cao hơn ngắt INTR.
6	Serial I/O ports	Bộ vi xử lý 8085 có hai tín hiệu để thực hiện dữ liệu đầu vào nối tiếp truyền nối tiếp và dữ liệu đầu ra nối tiếp.

Định dạng hướng dẫn

Mỗi lệnh được biểu diễn bằng một chuỗi các bit trong máy tính. Lệnh được chia thành nhóm bit được gọi là trường. Cách thể hiện lệnh được gọi là định dạng lệnh. Nó thường được biểu diễn dưới dạng hình hộp chữ nhật. Định dạng hướng dẫn có thể thuộc các loại sau.

Các định dạng lệnh biến

Đây là các định dạng lệnh trong đó độ dài lệnh thay đổi trên cơ sở các chỉ định opcode & địa chỉ. Ví dụ, lệnh VAX thay đổi từ 1 đến 53 byte trong khi lệnh X86 thay đổi từ 1 đến 17 byte.

định dạng

Lợi thế

Các định dạng này có mật độ mã tốt.

Hạn chế

Các định dạng lệnh này rất khó giải mã và chuyển hướng.

Định dạng hướng dẫn cố định

Trong loại định dạng hướng dẫn này, tất cả các lệnh đều có cùng kích thước. Ví dụ, MIPS, Power PC, Alpha, ARM.

định dạng

Lợi thế

Chúng dễ dàng để giải mã và đường ống.

Hạn chế

Họ không có mật độ mã tốt.

Định dạng hướng dẫn kết hợp

Trong loại định dạng hướng dẫn này, chúng tôi có nhiều độ dài định dạng được chỉ định bởi opcode. Ví dụ: IBM 360/70, MIPS 16, Ngón tay cái.

định dạng

Lợi thế

Những thỏa hiệp giữa mật độ mã và lệnh của loại này rất dễ giải mã.

Chế độ địa chỉ

Chế độ định địa chỉ cung cấp các cách khác nhau để truy cập địa chỉ tới dữ liệu đã cho tới bộ xử lý. Dữ liệu đã hoạt động được lưu trữ trong vị trí bộ nhớ, mỗi lệnh yêu cầu dữ liệu nhất định mà nó phải hoạt động. Có nhiều kỹ thuật khác nhau để xác định địa chỉ của dữ liệu. Các kỹ thuật này được gọi là Chế độ định địa chỉ.

Direct addressing mode- Trong chế độ định địa chỉ trực tiếp, địa chỉ của toán hạng được đưa ra trong lệnh và dữ liệu có sẵn trong vị trí bộ nhớ được cung cấp trong lệnh. Chúng tôi sẽ di chuyển dữ liệu này đến vị trí mong muốn.
Indirect addressing mode- Trong chế độ định địa chỉ gián tiếp, lệnh chỉ định một thanh ghi chứa địa chỉ của toán hạng. Cả RAM trong và RAM ngoài đều có thể được truy cập thông qua chế độ định địa chỉ gián tiếp.
Immediate addressing mode- Trong chế độ định địa chỉ ngay lập tức, dữ liệu trực tiếp được đưa ra trong toán hạng sẽ di chuyển dữ liệu trong bộ tích lũy. Nó rất nhanh.
Relative addressing mode- Trong chế độ địa chỉ tương đối, địa chỉ hiệu dụng được xác định bởi chế độ chỉ mục bằng cách sử dụng bộ đếm chương trình thay cho thanh ghi bộ xử lý mục đích chung. Chế độ này được gọi là chế độ địa chỉ tương đối.
Index addressing mode- Trong chế độ địa chỉ chỉ mục, địa chỉ hiệu dụng của toán hạng được tạo ra bằng cách thêm giá trị nội dung vào nội dung của thanh ghi. Chế độ này được gọi là chế độ địa chỉ chỉ mục.