приложения

1.МИКРОПРОЦЕССОР СЕРИИ КР580 И ЕГО АРХИТЕКТУРА (ПРОГРАММНАЯ МОДЕЛЬ И НАБОР КОМАНД)

Микропроцессор (МП) серии КР580 (К580) представляет собой однокристальный 8-разрядный процессор, который размещен в 40-контактном корпусе, имеет классическую трехшинную структуру с раздельными шинами адреса, данных, управления и выполняет фиксированный набор команд [2, 4, 12, 19, 20, 31]. Существует несколько модификаций этого МП: К580ИК80, К580ИК80А, КР580ИК80, КР580ИК80А (КР580ВМ80А), различающихся исполнением корпуса, быстродействием и некоторыми другими техническими характеристиками. Однако эти различия, за исключением особо отмеченных случаев, несущественны для последующего изложения, и поэтому под МП КР580 будем подразумевать любой из вышеперечисленных типов, а также их зарубежные прототипы Intel 8080 и 8080А [6, J6, 42, 59, 60, 63, 75]. Описание цоколевки, назначение выводов, внутренняя структура, принципы работы этих изделий и схемотехнические приемы построения на их основе МП систем подробно рассмотрены в литературе, и здесь нет необходимости их повторять.

Для разработки программ необходимо знание архитектуры микропроцессора и МП системы. Архитектура отражает возможности прикладного использования микропроцессора (а не его техническую реализацию) и содержит описание программной модели МП системы и набора команд, с помощью которых обеспечивается программный доступ к элементам модели [5, 6, 16, 20]. Под программной моделью МП системы понимается совокупность программно-доступных элементов (регистров), объединенных в систему посредством укрупненных направленных связей и дополнительных элементов, обеспечивающих достижение функциональной законченности и целостного представления модели (рис. П.1). Программная модель МП системы на базе МП КР580 содержит непосредственно модели МП, памяти М (MEMORY) и портов ввода-вывода I/O (INPUT/OUTPUT), объединенных тремя шинами: данных - ЩД, адреса - ША и управления - ШУ. Порты ввода-вывода используются для сопряжения с различными системными (внутренними и внешними, или периферийными) устройствами.

Модель МП содержит следующие элементы.

1) шесть 8-разрядных регистров общего назначения (РОН) с од-нобуквенными именами В, С, D, Е, Н, L. Эти регистры программно-доступны как автономно, так и попарно: как три 16-разрядные регистровые пары с однобуквенными именами по первому, старшему регистру пары В - (В, С), D - (D, Е) и Н - (Н, L). Регистры и регистровые пары используются для временного хранения промежуточных данных, адресов (в качестве сверхоперативного запоминающего устройства - СОЗУ) и косвенной адресации основной памяти М (в качестве указателей памяти). Регистровая пара Н преимущественно

вт(в)

\ ШТЕ \*---И

МП KPJ60

F -регистр

т(б)

ША(1б)

ШУ(10)

Системные устройства

АЦПУ

Дисплей

НГМД

Рис. П.1. Программная модель МП системы

используется как указатель памяти в однобайтных командах МП, причем ячейка памяти, адрес которой указан в Н-паре, называется М-регистром. Этот регистр в функциональном отношении эквивалентен регистрам МП, но имеет большее время доступа;

2) 16-разрядный регистр указателя стека SP (STACK POINTER] - для хранения адреса вершины программного стека, размещаемого в оперативной памяти М и обеспечивающего необходимую глубину вложения подпрограмм при обработке многоуровневых прерываний и модульном построении программ;

3) 16-разрядный регистр счетчика команд, или программный счетчик PC (PROGRAM COUNTER),-для хранения адреса текущей команды выполняемой программы. При естественном ходе выборки команд, последовательно размещенных в памяти, содержимое счетчика увеличивается от команды к команде на число, равное количеству ячеек, занимаемых в памяти выполненной командой;

4) 8-разрядный А-регистр, или аккумулятор (накопитель),- основной, узловой рабочий регистр, используемый во всех арифмети-ческо-логических командах, командах ввода-вывода данных и др. Совместно с F-регистром образует регистровую пару (А, F) слова состояния процессора PSW (PROCESSOR STATUS WORD). Это слово отражает результаты текущих преобразований данных в 8-разрядном арифметическо-логическом устройстве (АЛУ);

5) 8-разрядный F-регистр, или регистр признаков (флагов),- для хранения двоичных признаков - быт, отражающих некоторые особенности результата выполнения операции в АЛУ. Признаки могут использоваться последующими командами как для изменения естественной последовательности выборки команд из памяти (передачи управления, или перехода по программе), так и для модификации обрабатываемых данных. F-регистр фиксирует 5 различных признаков (3 разряда регистра не используются и содержат биты-константы):

S (SIGN) - бит знака, равен единице, если седьмой бит байта результата равен единице, т. е. результат - отрицательное число;

Z (ZERO) - бит нуля, равен единице, если результат операции равен нулю;

АС (AUXILIARY CARRY) - бит вспомогательного переноса, равен единице, если при выполнении операции был перенос из третьего разряда АЛУ в четвертый, используется в команде десятичной коррекции содержимого А-регистра;

Р (PARITY) - быт паритета, равен единице, если число единиц результата операции четное;

CY (CARRY) - бит переноса, равен единице, если при выполнении операции был перенос из седьмого разряда АЛУ или заем в этот разряд (разряды нумеруются, начиная с младшего, нулевого разряда, размещаемого в регистре в крайней правой позиции). Признак очень важен при обработке данных с увеличенной разрядностью;

6) 1-разрядный регистр (триггер) разрешения прерывания INTc, (INTERRUPT ENABLE). Если триггер установлен в нуль, МП ие реагирует на запросы прерывания; если в единицу, прерывание разрешено. После приема запроса прерывания или сброса системы триггер INTE автоматически сбрасывается в нуль и для разрешения обработки последующих запросов прерывания его необходимо программно вновь установить в единицу;

7) связи между элементами МП и другими элементами МП системы: внутренняя двунаправленная 8-разрядная шина данных ВШД(8) - для передачи данных между элементами МП; внешняя двунаправлен-