8085 Mikroişlemci Mimarisi: Çalışma ve Uygulamaları

Entegre devrenin ilk icadı 1959 yılındaydı ve bu, mikroişlemcilerin tarihini anıyordu. Ve icat edilen ilk mikroişlemci, 1971 yılında Intel 4004'tür. Hatta birden fazla bilgisayar çevre bileşeninin tek bir yongaya entegre edildiği merkezi bir işlem birimi (CPU) olarak adlandırılır. Bu kayıtlar, bir kontrol veriyolu, saat, ALU, bir kontrol bölümü ve bir bellek birimi içerir. Birçok nesilden geçerek, mikroişlemcinin şu anki nesli, 64 bit işlemcileri de kullanan yüksek hesaplama görevlerini gerçekleştirebildi. Bu, mikroişlemcilerin kısa bir değerlendirmesidir ve bugün tartışacağımız türlerden biri 8085 mikroişlemci Mimarisidir.

8085 Mikroişlemci nedir?

Genellikle 8085, 8 bitlik bir mikroişlemci, ve 1976 yılında NMOS teknolojisi yardımıyla Intel ekibi tarafından piyasaya sürüldü. Bu işlemci, mikroişlemcinin güncellenmiş sürümüdür. Konfigürasyonları 8085 mikroişlemci esas olarak veri yolu-8 bit, adres veriyolu-16 bit içerir, program sayıcı -16-bit, yığın işaretçi-16 bit, 8-bit, + 5V voltaj beslemesini kaydeder ve 3.2 MHz tek segment CLK'da çalışır. 8085 mikroişlemcinin uygulamaları mikrodalga fırınlar, çamaşır makineleri, aletler vb. İle ilgilidir. 8085 mikroişlemcinin özellikleri aşağıdaki gibidir:

• Bu mikroişlemci, 8 bitlik bilgileri eşzamanlı bir yaklaşımla alan, çalıştıran veya çıkaran 8 bitlik bir cihazdır.
• İşlemci, 16 bit ve 8 bit adres ve veri hatlarından oluşur ve bu nedenle cihazın kapasitesi 2'dir.¹⁶64KB bellek.
• Bu, tek bir NMOS çip cihazından yapılmıştır ve 6200 transistöre sahiptir
• Toplam 246 operasyonel kod ve 80 talimat mevcuttur
• 8085 mikroişlemci 8 bitlik giriş / çıkış adres hatlarına sahip olduğu için 2 adresleme yeteneğine sahiptir.⁸= 256 giriş ve çıkış bağlantı noktası.
• Bu mikroişlemci, 40 pimli bir DIP paketinde mevcuttur
• G / Ç'den belleğe ve bellekten G / Ç'ye büyük bilgi aktarmak için işlemci, veri yolunu DMA denetleyicisiyle paylaşır.
• Kesinti işleme mekanizmasını geliştirebileceği bir yaklaşımı vardır
• Bir 8085 işlemci, IC 8355 ve IC 8155 devrelerinin desteğiyle üç yongalı bir mikro bilgisayar olarak bile çalıştırılabilir.
• Dahili bir saat üretecine sahiptir
• % 50 görev döngüsüne sahip bir saat döngüsünde çalışır

8085 Mikroişlemci Mimarisi

8085 mikroişlemcinin mimarisi esas olarak zamanlama ve kontrol birimi, Aritmetik ve mantık birimi, kod çözücü komut kaydı, kesinti kontrolü, kayıt dizisi, seri giriş / çıkış kontrolü. Mikroişlemcinin en önemli kısmı merkezi işlem birimidir.

8085 Mimarlık

8085 Mikroişlemcinin İşlemleri

ALU'nun ana işlemi aritmetik ve aynı zamanda toplama, artırma, çıkarma, azaltma, AND, OR, Ex-OR gibi mantıksal işlemler , tamamlayıcı, değerlendirme, sola kaydırma veya sağa kaydırma. İşlemler boyunca bilgiyi tutmak için hem geçici kayıtlar hem de akümülatörler kullanılır, ardından sonuç akümülatörde depolanır. İşlemin sonucuna göre farklı bayraklar düzenlenir veya yeniden düzenlenir.

Bayrak Kayıtları

Bayrak sicilleri mikroişlemci 8085 işaret, sıfır, yardımcı taşıma, eşlik ve taşıma olmak üzere beş türe ayrılır. Bu tip bayraklar için bit pozisyonları ayrılmıştır. Bir ALU'nun çalışmasından sonra, en anlamlı bitin (D7) sonucu bir olduğunda, işaret bayrağı düzenlenecektir. ALU sonucunun çalışması sıfır olduğunda, sıfır bayrakları ayarlanacaktır. Sonuç sıfır olmadığında, sıfır bayrakları sıfırlanacaktır.

8085 Mikroişlemci Bayrak Yazmaçları

Bir aritmetik işlemde, daha küçük yarım bayt ile bir taşıma üretildiğinde, o zaman bir yardımcı tip taşıma bayrağı ayarlanacaktır. Bir ALU işleminden sonra, sonuç çift sayıya sahip olduğunda eşlik bayrağı ayarlanacak ya da sıfırlanacaktır. Bir taşımada aritmetik bir işlem çıktığında, taşıma bayrağı ayarlanacak veya sıfırlanacaktır. Beş tip bayrak arasında, AC tipi bayrak BCD aritmetiğine yönelik iç kısımda kullanılır ve ayrıca kalan dört bayrak, bir işlemin sonucunun koşullarından emin olmak için geliştirici ile birlikte kullanılır.

Kontrol ve Zamanlama Birimi

Kontrol ve zamanlama ünitesi, mikroişlemcinin tüm hareketlerini saat tarafından koordine eder ve bunun için gerekli olan kontrol sinyallerini verir. iletişim mikroişlemci ve çevre birimleri arasında.

Dekoder ve Talimat Kaydı
Bundan sonra bellekten bir sipariş elde edildiğinde, komut yazmacına yerleştirilir ve farklı cihaz döngüleri olarak kodlanır ve kodu çözülür.

Dizi Kaydet

Genel amaçlı programlanabilir kayıtlar birkaç tipte sınıflandırılır B, C, D, E, H ve L gibi akümülatörden ayrı olarak bunlar, 16 bitlik veriyi depolamak için başka şekilde birleştirilen 8 bitlik kayıtlar olarak kullanılır. İzin verilen çiftler BC, DE & HL'dir ve kısa vadeli W & Z yazmaçları işlemcide kullanılır ve geliştirici ile birlikte kullanılamaz.

Özel Amaçlı Kayıtlar

Bu kayıtlar, program sayacı, yığın işaretçisi, artırma veya azaltma kaydı, adres tamponu veya veri tamponu olmak üzere dört türe ayrılır.

Program sayıcı

Bu, ilk özel amaçlı kayıt türüdür ve talimatın mikroişlemci tarafından gerçekleştirildiğini düşünür. ALU talimatı gerçekleştirmeyi tamamladığında, mikroişlemci gerçekleştirilecek diğer talimatları arar. Bu nedenle, zamandan tasarruf etmek için gerçekleştirilecek bir sonraki talimat adresini tutma zorunluluğu olacaktır. Mikroişlemci, bir komut yürütülürken programı artırır, bu nedenle bir sonraki komut hafızası adresine karşı program karşı pozisyonu gerçekleştirilecektir ...

8085'te Yığın İşaretçisi

SP veya yığın işaretçisi, 16 bitlik bir yazmaçtır ve bir yığına benzer şekilde çalışır; bu, push ve pop işlemleri boyunca iki ile sürekli olarak artar veya azalır.

Arttırma veya Azaltma Kaydı

8 bitlik kayıt içeriği veya başka bir bellek konumu bir tane ile artırılabilir veya azaltılabilir. 16 bitlik kayıt, programı artırmak veya azaltmak için kullanışlıdır sayaçlar yanı sıra yığın işaretçisi içeriği bir tane ile kaydeder. Bu işlem herhangi bir hafıza pozisyonunda veya herhangi bir kayıt türünde gerçekleştirilebilir.

Adres-Tampon ve Adres-Veri-Tamponlama

Adres arabelleği, kopyalanan bilgileri yürütme için bellekten saklar. Bellek ve G / Ç yongaları bu veri yollarıyla ilişkilendirilir, ardından CPU tercih edilen verileri G / Ç yongaları ve bellekle değiştirebilir.

Adres Veriyolu ve Veri Yolu

Veri yolu, stoklanacak ilgili bilgilerin taşınmasında yararlıdır. İki yönlüdür, ancak adres veriyolu, depolanması gereken yere göre konumu belirtir ve tek yönlüdür, bilgilerin yanı sıra adres giriş / çıkış cihazlarının iletilmesi için kullanışlıdır.

Zamanlama ve Kontrol Birimi

Zamanlama ve kontrol ünitesi, belirli işlemlerin gerçekleştirilmesi için 8085 mikroişlemci mimarisine sinyal sağlamak için kullanılabilir. Zamanlama ve kontrol üniteleri, dahili ve harici devreleri kontrol etmek için kullanılır. Bunlar, RD 'ALE, READY, WR' gibi kontrol birimleri, S0, S1 ve IO / M 'gibi durum birimleri, HLDA gibi DM ve HOLD birimi, RST-IN ve RST-OUT gibi RESET birimleri olmak üzere dört türe ayrılır. .

Pin Şeması

Bu 8085, yedi gruba ayrılan 40 pinli bir mikroişlemcidir. Aşağıdaki 8085 mikroişlemci pin diyagramı ile işlevsellik ve amaç kolaylıkla öğrenilebilir.

8085 Pin Diyagramı

Veri Yolu

12'den 17'ye kadar olan pinler AD olan veri yolu pinleridir₀- KİME₇, bu minimum 8-bitlik veri ve adres veriyolu taşır.

Adres Veriyolu

21'den 28'e kadar olan pinler, A olan veri yolu pinleridir.₈- KİME_{on beş}, bu en önemli 8 bitlik veriyi ve adres yolunu taşır.

Durum ve Kontrol Sinyalleri

İşlemin davranışını bulmak için bu sinyaller esas olarak dikkate alınır. 8085 cihazlarında 3'er adet kontrol ve durum sinyali vardır.

RD - Bu, OKUMA işleminin düzenlenmesi için kullanılan sinyaldir. Pim azaldığında, seçilen hafızanın okunduğunu gösterir.

WR - Bu, WRITE işleminin düzenlenmesi için kullanılan sinyaldir. Pim alçaldığında, veri yolu bilgisinin seçilen hafıza konumuna yazıldığını belirtir.

FAKAT - ALE, Adres Mandalı Etkinleştirme sinyaline karşılık gelir. ALE sinyali, makinenin ilk saat döngüsü sırasında yüksektir ve bu, adresin son 8 bitinin bellek veya harici mandalla kilitlenmesini sağlar.

BEN - Bu, adresin G / Ç için mi yoksa bellek aygıtları için mi tahsis edileceğini algılayan durum sinyalidir.

HAZIR - Bu pin, çevre biriminin bilgi aktarıp aktaramayacağını belirtmek için kullanılır. Bu pin yüksek olduğunda veri aktarır ve eğer bu düşükse mikroişlemci cihazının pin yüksek duruma geçene kadar beklemesi gerekir.

S₀ve S₁ pinler - Bu pinler aşağıdaki işlemleri tanımlayan durum sinyalleridir ve bunlar:

Saat Sinyalleri

CLK - Bu, pin 37 olan çıkış sinyalidir. Bu, diğer dijital entegre devrelerde bile kullanılır. Saat sinyalinin frekansı işlemci frekansına benzer.

X1 ve X2 - Bunlar, 1 ve 2 numaralı pinlerdeki giriş sinyalleridir. Bu pinler, cihazın dahili devre sistemini çalıştıran harici osilatör ile bağlantılara sahiptir. Bu pinler, mikroişlemci işlevselliği için gerekli olan saatin oluşturulması için kullanılır.

Sinyalleri Sıfırla

Pin 3 ve 36'da Reset In ve Reset Out olan iki sıfırlama pimi vardır.

SIFIRLA - Bu pin, program sayacının sıfırlanmasını belirtir. Ayrıca, bu pin HLDA parmak arası terlikler ve IE pinlerini sıfırlar. Kontrol işlem birimi, RESET tetiklenene kadar sıfırlama durumunda olacaktır.

SIFIRLA - Bu pin, CPU'nun sıfırlama durumunda olduğunu gösterir.

Seri Giriş / Çıkış Sinyalleri

SID - Bu, seri giriş veri hattı sinyalidir. Bu tarih çizgisindeki bilgiler 7^inciRIM işlevselliği gerçekleştirildiğinde ACC'nin biti.

SOD - Bu, seri çıkış veri hattı sinyalidir. ACC’nin 7^incibit, SIIM işlevselliği gerçekleştirildiğinde SOD veri satırındaki çıktıdır.

Harici Olarak Başlatılan ve Sinyalleri Kesen

HLDA - Bu, alınan HOLD talebinin sinyalini belirten HOLD alındı ​​onayı için sinyaldir. İstek kaldırıldığında, pin düşük duruma geçer. Bu çıkış pinidir.

AMBAR - Bu pin, diğer cihazın veri kullanma ve veri yollarını adresleme ihtiyacında olduğunu gösterir. Bu, giriş pinidir.

INTA - Bu pin, INTR pininin alınmasından sonra mikroişlemci cihazı tarafından yönlendirilen kesinti onayıdır. Bu çıkış pinidir.

İÇİNDE - Bu, kesme isteği sinyalidir. Diğer kesme sinyalleri ile karşılaştırıldığında minimum önceliğe sahiptir.

TUZAK, RST 5.5, 6.5, 7.5 - Bunların hepsi giriş kesme pimleridir. Kesme pimlerinden herhangi biri tanındığında, sonraki sinyal aşağıdaki tabloya göre bellekteki sabit konumdan işlev görmüştür:

Bu kesme sinyallerinin öncelik listesi

TRAP - En Yüksek

RST 7.5 - Yüksek

RST 6.5 - Orta

RST 5.5 - Düşük

INTR - En Düşük

Güç kaynağı sinyalleri Vcc ve Vss + 5V ve toprak pimleri.

8085 Mikroişlemci Kesintisi

8085 Mikroişlemcinin Zamanlama Şeması

Mikroişlemcinin çalışmasını ve performansını açıkça anlamak için, zamanlama diyagramı en uygun yaklaşımdır. Zamanlama diyagramını kullanarak, sistem işlevselliğini, her talimatın ayrıntılı işlevselliğini ve yürütmeyi ve diğerlerini bilmek kolaydır. Zamanlama diyagramı, talimatların grafiksel tasviri, zamana karşılık gelen adımlardır. Bu, saat döngüsünü, zaman periyodunu, veri yolunu, RD / WR / Durum gibi işlem tipini ve saat döngüsünü belirtir.

8085 mikroişlemci mimarisinde, burada G / Ç RD, G / Ç WR, bellek RD, bellek WR ve işlem kodu getirmenin zamanlama diyagramlarına bakacağız.

İşlem Kodu Getirme

Zamanlama diyagramı:

8085 Mikroişlemcide Opcode Getirme

G / Ç Okuma

Zamanlama diyagramı:

Giriş Okuma

G / Ç Yazma

Zamanlama diyagramı:

Giriş Yazma

Bellek Okuma

Zamanlama diyagramı:

Bellek Okuma

Hafıza Yazma

Zamanlama diyagramı:

8085 Mikroişlemcide Hafıza Yazma

Tüm bu zamanlama diyagramları için yaygın olarak kullanılan terimler şunlardır:

RD - Yüksek olduğunda, bu mikroişlemcinin veri okumadığı veya düşük olduğunda mikroişlemcinin veri okuduğu anlamına gelir.

WR - Yüksek olduğunda, bu mikroişlemcinin veri yazmadığı veya düşük olduğunda mikro işlemcinin veri yazdığı anlamına gelir.

BEN - Yüksek olduğunda, bu, aygıtın G / Ç işlemi gerçekleştirdiği veya düşük olduğunda, mikro işlemcinin bellek işlemi gerçekleştirdiği anlamına gelir.

FAKAT - Bu sinyal, geçerli adres kullanılabilirliği anlamına gelir. Sinyal yüksek olduğunda, bir adres veriyolu olarak veya düşük olduğunda bir veri yolu olarak çalışır.

S0 ve S1 - Devam eden makine döngüsünün türünü belirtir.

Aşağıdaki tabloyu düşünün:

8085 Mikroişlemci Komut Seti

8085 talimat seti mikroişlemci mimarisi, kesin bir görevi yerine getirmek için kullanılan komut kodlarından başka bir şey değildir ve komut kümeleri çeşitli tiplere, yani kontrol, mantıksal, dallanma, aritmetik ve veri aktarım komutları şeklinde kategorize edilir.

8085 Adresleme Modları

Adresleme modları 8085 mikroişlemciler içeriği değiştirmeden bilgiyi farklı şekillerde ifade etmek için kullanılan bu modların sunduğu komutlar olarak tanımlanabilir. Bunlar, acil, kayıt, doğrudan, dolaylı ve zımni adresleme modları olmak üzere beş gruba ayrılmıştır.

Anında Adresleme Modu

Burada kaynak işlenen bilgidir. Bilgi 8 bit olduğunda, talimat 2 bayttır. Veya bilgi 16 bit olduğunda, talimat 3 bayttır.

Aşağıdaki örnekleri düşünün:

MVI B 60 - 60H tarihinin hızlı bir şekilde B yazmacına taşınması anlamına gelir

JMP adresi - İşlenen adresinin hızlı atlanması anlamına gelir

Adresleme Modunu Kaydet

Burada çalıştırılması gereken bilgiler kayıtlarda mevcuttur ve işlenenler kayıtlardır. Böylece işlem, mikroişlemcinin çoklu kayıtlarında gerçekleşir.

Aşağıdaki örnekleri düşünün:

INR B - Register B içeriğinin bir bit artması anlamına gelir

MOV A, B - İçeriklerin B yazmacından A'ya taşınmasını ifade eder

EKLE B - Bu, A yazmacının ve B kaydının eklendiğini ve çıktıyı A'da biriktirdiğini gösterir.

JMP adresi - İşlenen adresinin hızlı atlanması anlamına gelir

Doğrudan Adresleme Modu

Burada, çalıştırılması gereken bilgi bellek konumunda mevcuttur ve işlenen, doğrudan bellek konumu olarak kabul edilir.

Aşağıdaki örnekleri düşünün:

LDA 2100 - Bu, bellek konumu içeriğinin toplayıcı A'ya yüklenmesini ifade eder

IN 35 - 35 adresli porttan bilgilerin okunması anlamına gelir.

Dolaylı Adresleme Modu

Burada, çalıştırılması gereken bilgi bellek konumunda mevcuttur ve işlenen, dolaylı olarak kayıt çifti olarak kabul edilir.

Aşağıdaki örnekleri düşünün:

LDAX B - B-C yazmacının içeriğinin akümülatöre taşınması anlamına gelir
LXIH 9570 - 9570 lokasyonunun adresi ile H-L çiftinin hemen yüklenmesini ifade eder.

Örtülü Adresleme Modu

Burada işlenen gizlidir ve çalıştırılması gereken bilgi verinin kendisinde mevcuttur.

Örnekler:

RRC - Akümülatör A'nın bir bit kadar doğru konuma döndürülmesi anlamına gelir

RLC - Akümülatör A'nın bir bitlik sola dönmesi anlamına gelir

Uygulamalar

Mikroişlemci cihazlarının geliştirilmesiyle, birçok sektörde ve alanda birçok insanın hayatında büyük bir geçiş ve değişim yaşandı. Cihazın maliyet etkinliği, minimum ağırlığı ve minimum güç kullanımı nedeniyle, bu mikro işlemciler bugünlerde çok kullanılıyor. Bugün düşünelim 8085 mikroişlemci mimarisinin uygulamaları .

8085 mikroişlemci mimarisi, Jump, Add, Sub, Move ve diğerleri gibi birden çok temel talimatı olan talimat setine dahil edildiğinden. Bu talimat seti ile talimatlar, operasyonel cihaz tarafından anlaşılabilir bir programlama dilinde oluşturulur ve toplama, bölme, çarpma, taşımak için taşıma ve birçok işlevi yerine getirir. Bu mikroişlemciler aracılığıyla daha da karmaşık işlemler yapılabilir.

Mühendislik Uygulamaları

Mikroişlemci kullanan uygulamalar trafik yönetim cihazı, sistem sunucuları, tıbbi cihazlar, işleme sistemleri, asansörler, devasa makineler, koruma sistemleri, araştırma alanı ve birkaçında otomatik giriş ve çıkışları olan kilit sistemlerinde bulunmaktadır.

Tıbbi Alan

Tıp endüstrisinde mikroişlemcilerin en başta kullanımı, mikroişlemcinin bu cihazı düzenlediği insülin pompasındadır. Hesaplamaların depolanması, biyosensörlerden alınan bilgilerin işlenmesi ve sonuçların incelenmesi gibi çok sayıda işlevi çalıştırır.

İletişim

• İletişim alanında, telefon endüstrisi de en önemli ve gelişmekte olanıdır. Burada mikroişlemciler dijital telefon sistemlerinde, modemlerde, veri kablolarında ve telefon santrallerinde ve daha pek çoğunda kullanıma giriyor.
• Mikroişlemcinin uydu sistemine uygulanması, TV'ye telekonferans imkanı da sağlamıştır.
• Havayolu ve demiryolu kayıt sistemlerinde bile mikroişlemciler kullanılmaktadır. Dikey verilerin bilgisayar sistemleri arasında iletişimini sağlamak için LAN'lar ve WAN'lar.

Elektronik

Bilgisayarın beyni, mikroişlemcilerin teknolojisidir. Bunlar, mikrobilgisayarlarda olduğu gibi, süper bilgisayar aralığına kadar çeşitli sistem türlerinde uygulanmaktadır. Oyun endüstrisinde, bir mikroişlemci kullanılarak çok sayıda oyun talimatı geliştirilir.

Televizyonlar, Ipad, sanal kontroller, karmaşık komutları ve işlevleri gerçekleştirmek için bu mikro işlemcileri bile içerir.

Dolayısıyla, bunların hepsi 8085 Mikroişlemci Mimarisi ile ilgilidir. Yukarıdaki bilgilerden nihayet şu sonuca varabiliriz: 8085 mikroişlemci özellikleri 40 pinli 8 bitlik bir mikroişlemci mi, işlem için + 5V besleme voltajı kullanıyor. 16 bitlik yığın işaretçisi ve program sayacından ve 74 komut setlerinden ve çok daha fazlasını içerir. İşte size bir soru, nedir 8085 mikroişlemci simülatörü ?