Συστήματα Μικροϋπολογιστών

Transcript

1 Συστήματα Μικροϋπολογιστών Ο Μικροεπεξεργαστής 8085 K. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Ο με 8085 Εσωτερική Αρχιτεκτονική του 8085 Γενικά για την εκτέλεση εντολών (καταστάσεις κύκλος μηχανής) Οι εντολές του 8085 Ομάδα μετακίνησης δεδομένων Ομάδα αριθμητικών λογικών πράξεων Ομάδα εντολών διακλάδωσης Ομάδα εντολών σωρού, I/O και ελέγχου μηχανής

4 Αρχιτεκτονική 8085 SYSTEM BUS IO/M RD IO/M RD WR RD WR IO/M μp ROM RAM I/O IN OUT

5 ιάδρομος Συστήματος ΤΥΠΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΙΑ ΡΟΜΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΗΜΑ ΤΥΠΟΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ A0-A15 ιεύθυνση (Έξοδος) D0-D7 εδομένα RD Ανάγνωση WR Εγγραφή IO/M Ι/Ο ή μνήμη MEMR Ανάγν. Μνήμης MEMW Εγγρ. Μνήμης I/OR Είσοδος I/OW Έξοδος Reset Αρχικοποίηση (Είσοδος)

6 ιαχωρισμός ιεύθυνσης από εδομένα με 8085 A 8-15 A 0-15 Το Data Bus και τα 8 χαμηλότερης σημασίας bits του Address Bus είναι πολυπλεγμένα στον 8085 ALE LE 74LS373 OE A 0-7 AD 0-7 D 0-7

7 Κύκλοι Μηχανής του 8085 OPCODE FETCH MEMORY READ MEMORY WRITE I/O READ I/O WRITE INTERRUPT ACKNOWLEDGE BUS IDLE TR T1 T2 RESET ιάγραμμα Μετάβασης Καταστάσεων του με 8085 O.F. T3 T4 T5 T6 O.F.

8 Παράδειγμα Εντολή STA Ο κύκλος της εντολής STA διαρκεί 13 καταστάσεις STORE ACCUMULATOR DIRECT: STA OPCODE Byte 1 LO ADDR Byte 2 HI ADDR Byte 3 Κύκλος Μηχανής 1 Κύκλος Μηχανής 2 Κύκλος Μηχανής 3 Κύκλος Μηχανής 4 M1 M2 M3 OPCODE FETCH M-READ M-READ M-WRITE

9 ιάταξη ακίδων με 8085

10 Μικροϋπολογιστικό Σύστημα με τον 8085 Crystal X1 X2 A8-A15 ALE AD0-AD7 Reset In 8085A 8 8 Address Latch 8 3 RD, WR, IO/M 16 ROM RAM Address Bus (A0-A15) 16 In/Out Ports Data Bus Control Bus Input Output

11 Χρονισμός της εντολής : 1050Η: STA 4020H CLK M1 (Opcode Fetch) M2 (Read) M3 (Read) M4 (Write) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 IO/M, S1, S0 (0, 1, 1) (0, 1, 0) (0, 1, 0) (0, 0, 1) A8-A15 AD0-AD7 10H 10H 10H 40H 50H 32H 51H 20H 52H 40H 20H 30H ALE RD WR STA opcode: 32H (ACC) = 30 H

12 ιάγραμμα χρονισμού εντολής 2000Η: STA 2010H STA opcode: 32Η ACC A CLK IO/#M, (S0, S1) A8 - A15 OPCODE FETCH MEM READ MEM READ MEM WRITE T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 IO/#M = 0 (1,1) IO/#M = 0 (0,1) IO/#M = 0 (0,1) IO/#M = 0 (1,0) AD0 - AD A ALE RD WR READY

13 Οι Καταχωρητές του 8085 (A) Καταχωρητής Σημαιών (FLAGS) πρόσημο μηδενισμός S Z AC P CY βοηθ. κρατ. ισοτιμία κρατούμενο

14 Αρχιτεκτονική Μικροεπεξεργαστή 8085 RST6.5 TRAP INTR INTA' RST5.5 RST7.5 SID SOD ΕΛΕΓΧΟΣ ΙΑΚΟΠΩΝ Σειριακή Ε/Ε 8-bit Εσωτερικός ιάδρομος εδομένων ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΗΣ (Καταχωρητής Α) Προσωρινός Καταχωρητής Σημαίες (Flip-Flops) 8 bit 8 bit 8 bit AΛΜ 8 bit ΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ Καταχωρητής Εντολών Αποκωδικοποίηση Εντολών και Κωδικοποίηση Κύκλων Μηχανής 8 bit Καταχωρητής Β Καταχωρητής D Καταχωρητής H είκτης Στοίβας (SP) 8 bit Καταχωρητής C Καταχωρητής E Καταχωρητής L 16 bit Μετρητής Προγράμματος (PC) 16 bit Latch ιεύθυνσης με Αύξηση/Μείωση 16 bit X1 X2 Γεννήτρια Ρολογιού Ελεγχος Κατάσταση DMA RESET READY S0S1 HOLD RESET IN RD WR CLK OUT ALE IO/M HLDA RESET OUT Απομονωτής ιεύθυνσης Απομονωτής εδομένων/ ιεύθυνσης 16 bit 8 bit Α8-Α15 ΑD0-ΑD7 ιάδρομος ιευθύνσεων ιάδρομος εδομένων/ ιευθύνσεων

15 Οι Καταχωρητές του 8085 (Β) Αντιστοιχία bit-mask και καταχωρητών 111 A Αντιστοιχία bit-mask και ζευγών καταχωρητών Όλοι οι καταχωρητές είναι των 8 bits 000 B 001 C 010 D 011 E 100 H 101 L 00 B-C 01 D-E 10 H-L 11 SP

16 Μετακίνηση δεδομένων Μεταξύ καταχωρητών Εντολή MOV (Move) MOV Κ2, Κ1 (καταχωρητής 1 στον κατ. 2) sss ή Κ ddd 111 A 000 B 001 C opcode K2: καταχωρητής d0 d 0d s s s K1: καταχωρητής1 1κύκλος 4 Καταστάσεις 010 D 011 E 100 H 101 L K2 K1

17 Μετακίνηση δεδομένων Μεταξύ καταχωρητών και μνήμης Εντολή MOV K, M MOV Κ, Μ (από Μνήμη σε Καταχωρητή) sss ή ddd Κ 111 A 000 B opcode K: καταχωρητής M: μνήμη (HL) 2 κύκλοι 001 C 010 D d0 d 0d s1 s1 s0 7 Καταστάσεις 011 E 100 H 101 L 110 M

18 Μετακίνηση δεδομένων Μεταξύ καταχωρητών και μνήμης Εντολή MOV M, K MOV Μ, Κ (από Καταχωρητή σε Μνήμη ) sss ή ddd Κ 111 A 000 B opcode Μ: μνήμη (HL) K: καταχωρητής 2 κύκλοι 001 C 010 D s s s 7 Καταστάσεις 011 E 100 H 101 L 110 M

19 Μετακίνηση εδομένων Φόρτωση απ ευθείας δεδομένου σε καταχωρητή Εντολή MVI (Move Immediate) MVI Κ, Data Kαταχωρητητής (A,B,C,D,E,H,L) Data opcode K: καταχωρητής d d 0d s1 1s s0 data 2 κύκλοι 7 Καταστάσεις

20 Μετακίνηση δεδομένων Μεταξύ καταχωρητών και μνήμης Εντολές MOV M, K και MOV K, M MOV r, M MOV M, r Addr Data opcode AD H AD L H L d r Παράδειγμα: MVI H, 20H MVI L, 00H MVI A, 10H MOV M, A [2000H] = 10H

21 Μετακίνηση εδομένων Φόρτωση απ ευθείας δεδομένου σε μνήμη Εντολή MVI (Move Immediate) MVI Μ, Data Μνήμη (HL) Data opcode s1 1s s0 data 3κύκλοι 10Καταστάσεις

22 Μετακίνηση εδομένων Φόρτωση απ ευθείας δεδομένου στη μνήμη Εντολή MVI (Move Immediate) MVI M, data Addr Data opcode data AD H AD L H L data Παράδειγμα: MVI H, 20H MVI L, 00H MVI M, 10H [2000H] = 10H

23 Μετακίνηση δεδομένων Φόρτωση απ ευθείας δεδομένου 16 bit σε ζεύγος καταχωρητών Εντολή LXI (Load Register Pair Immediate) LXI RP, Data ιπλός καταχωρητής (BC, DE, HL, SP) Data opcode ιπλός Καταχωρητής 10 0 R0 P 0 s0 s0 s1 Data Low Data High 3κύκλοι 10Καταστάσεις 00 B-C 01 D-E 10 H-L 11 SP

24 Μετακίνηση δεδομένων Φόρτωση απ ευθείας δεδομένου 16 bit σε ζεύγος καταχωρητών Εντολή LXI (Load Register Pair Immediate) LXI rp, data16 Addr Data opcode d L d H H L Παράδειγμα: LXI H, 2000H MVI M, 10H [2000H] = 10H

25 Μετακίνηση δεδομένων Φόρτωση και αποθήκευση του συσσωρευτή Α Εντολές LDA (opcode 3ΑΗ), STA (opcode 32Η), (Load / Store Accumulator) LDA addr address low address high STA addr A ιεύθυνση A ιεύθυνση 4 κύκλοι 13 Καταστάσεις

26 Μετακίνηση εδομένων από/προς Α LDA ιεύθυνση (2 bytes) opcode 4 κύκλοι 13 Καταστάσεις A ιεύθυνση STA ιεύθυνση (2 bytes) opcode 4 κύκλοι 13 Καταστάσεις A ιεύθυνση

27 Μετακίνηση δεδομένων Φόρτωση και αποθήκευση του συσσωρευτή Α Εντολές LDA, STA (Load / Store Accumulator) LDA addr STA addr Addr Data opcode AD L AD H LDA A Παράδειγμα: MVI A, 10H STA 2000H [2000H] = 10H AD H AD L d STA

28 Μετακίνηση εδομένων από/προς ζεύγος H-L LHLD opcode ιεύθυνση (2 bytes) L ιεύθυνση H ιεύθυνση + 1 5κύκλοι 16Καταστάσεις SHLD opcode ιεύθυνση (2 bytes) L ιεύθυνση H ιεύθυνση + 1 5κύκλοι 16Καταστάσεις

29 Μετακίνηση δεδομένων Έμμεση αναφορά στη μνήμη Εντολές LHLD, SHLD (Load / Store H-L Double) LHLD addr SHLD addr Addr AD H AD L AD H AD L +1 Data opcode AD L AD H d L d H SHLD H L LHLD Παράδειγμα: MVI A, 00H STA 1000H MVI A, 20H STA 1001H ή LXI H, 2000H SHLD 1000H

30 Μετακίνηση εδομένων από/προς ζεύγη καταχωρητών LDAΧ opcode 0 0 s s ιπλός Καταχωρ. 2 κύκλοι 7 Καταστάσεις ss rp 00 B-C 01 D-E STAΧ ιπλός Καταχωρ. 2 κύκλοι opcode 0 0 s s Καταστάσεις

31 Μετακίνηση δεδομένων Φόρτωση & αποθήκευση ζεύγους καταχωρητών Εντολές LDAX, STAX LDAX rp STAX rp Addr Data opcode LDAX A B D C E Παράδειγμα: LXI B, 2000H MVI A, 10H AD H AD L d STAX STAX B

32 Μετακίνηση δεδομένων μεταξύ ζευγών καταχωρητών XCHG (Χωρίς όρισμα) 1 κύκλος 4 Καταστάσεις opcode H D Αμοιβαία ανταλλαγή περιεχομένου των καταχωρητών HL και DE L E

33 Αριθμητικές εντολές Πρόσθεση καταχωρητή στον συσσωρευτή sss r ADD Καταχωρητής 1κύκλος 4Καταστάσεις 111 A 000 B 001 C A A + K 010 D 011 E ADC Καταχωρητής 1κύκλος 4Καταστάσεις 100 H 101 L A A + K + CY

34 Αριθμητικές εντολές Πρόσθεση δεδομένου από τη μνήμη στον κατ. Α ADD M 2 κύκλοι 7 Καταστάσεις ADC opcode M Memory 2 κύκλοι 7 Καταστάσεις A A + M:((H)(L)) + CY

35 Αριθμητικές Εντολές Πρόσθεση απ ευθείας δεδομένου ADI Data 2 κύκλοι opcode data A A + Data 7 Καταστάσεις ACI opcode Data data A A + Data + CY 2 κύκλοι 7 Καταστάσεις

36 Αριθμητικές Εντολές Αφαίρεση με ή χωρίς δανεικό SUB Καταχωρητής SUB M A A - K SBB Καταχωρητής SBB M A A - K - CY

37 Αριθμητικές Εντολές Αφαίρεση άμεσου δεδομένου από τον συσσωρευτή SUI Data SBI Data

38 Αριθμητικές Εντολές - Εντολές αυξομείωσης κατά 1 INR Καταχωρητής DCR Καταχωρητής INR M DCR M

39 Αριθμητικές Εντολές Εντολές που επιδρούν σε ζεύγη καταχωρητών INX Ζεύγος Καταχ. DCX Ζεύγος Καταχ. π.χ. INX H: HL HL + 1 Π.χ. DCX B: BC BC - 1 DAD Ζεύγος Καταχ. HL HL + Ζεύγος Καταχ. ss rp 00 B-C 01 D-E 10 H-L 11 SP

40 Λογικές Εντολές Πράξη AND ΑΝΑ Καταχωρητής ΑΝΑ M A A Λ K A A Λ HL ANI Data A A Λ Data

41 Λογικές Εντολές Πράξη ΟR ORA Καταχωρητής ORA M A A V K A A V HL ORI Data A A V Data

42 Λογικές Εντολές Πράξη XOR XRA Καταχωρητής XRA M A A K A A HL XRI Data A A Data

43 Εντολές Σύγκρισης (γίνεται αφαίρεση αλλά το αποτέλεσμα δεν καταχωρείται, παραμένει η ενημέρωση των σημαιών) CMP Καταχωρητής CMP M A - K CY=1 αν Α<Κ CY=0 αν Α>Κ Ζ=1 αν Α=Κ Το περιεχόμενο του Α δεν αλλάζει CPI Σύγκριση με δεδομένο στη μνήμη Data Σύγκριση με άμεσο δεδομένο

44 Εντολές άλματος Άνευ συνθήκης JMP PC Address (2 bytes) Address address low address high CALL SP-1 SP-2 Address (2 bytes) PCH PCL SP SP - 2 Κλήση υπορουτίνας Επιστροφή με RET address low address high PC Address

45 Εντολές άλματος υπό συνθήκη: JNZ JNC JPO JP Z=0 CY=0 P=0 S=0 Address JZ JC JPE JM Z=1 CY=1 P=1 S=0 ΝΖ Μη μηδενικό αποτελ. (Z=0) ΝC Όχι κρατούμενο (CY=0) PO Ισοτιμία περιττή (P=0) P Θετικό αποτέλεσμα (S=0) Address Συνθήκη (που όταν ισχύει γίνεται άλμα) Ζ Mηδενικό αποτέλεσμα (Z=1) C Kρατούμενο (CY=1) PE Ισοτιμία άρτια (P=1) M Αρνητικό αποτέλεσμα (S=1)

46 Εντολές περιστροφής RLC CY Α α 7 α 7 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0 α 7 RRC Α α 7 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0 α 0 α 7 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 CY α 0

47 Εντολές περιστροφής μέσω κρατουμένου RAL CY Α α 7 α 7 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0 CY Α RAR α 7 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0 CY α 0 CY α 7 α 6 α 5 α 4 α 3 α 2 α 1

48 Εντολές συμπληρώματος ως προς 1 και χειρισμού σημαίας κρατουμένου CMA A A CMC CY CY STC CY 1

49 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.