Микропроцессор КР580ИК80А

Данный тип МП является типичным представителем МП с жесткой системой команд. С него началось развитие основной линии развития МП и ОЭВМ, его основные характеристики прослеживаются в большинстве современных микроконтроллеров. С другой стороны он достаточно прост для изучения. Структурная схема МП показана на рис. 2.4.

Типичными элементами МП в этой структурной схеме являются: блок регистров общего назначения (РОН) - восьмиразрядных регистров, обозначенных как А, В, С, D ,Е, Н, L ; регистры специального назначения - счетчик команд (PC), указатель стека (SP), регистр флажков ( F регистр), регистры временного хранения (W, Z); 8-ми разрядное АЛУ; схема управления.

Некоторые из РОН могут объединяться в пары, образуя шестнадцатиразрядные регистры - BC, DЕ, НL . Регистры W и Z являются регистрами временного хранения и недоступны программисту.

Результат арифметической или логической операции анализируется, и некоторые ее признаки фиксируются в специальном регистре флажков F (восьмиразрядный регистр, у которого только пять разрядов несут следующую информацию):

Разряд Z устанавливается в "1", если результат операции = 0,

Разряд C  устанавливается в "1", если возникает перенос единицы из старшего разряда аккумулятора (переполнение),

Разряд AC устанавливается в "1", когда существует перенос из младшей тетрады аккумулятора в старшую (восемь разрядов аккумулятора можно разделить на две четырехразрядные тетрады),

Разряд S устанавливается в "1", если знак результата отрицательный (в МП предусмотрена возможность оперировать семиразрядными числами со знаком, причем знаковым является старший разряд 8-разрядного числа - если он равен"1"- то число отрицательное),

Разряд P  устанавливается в "1", если в результате число единиц четное.

При не соблюдении вышеназванных условий соответствующие разряды регистра флажков устанавливаются в "0". Затем при выполнении следующей операции каждый разряд регистра флажков можно использовать: для выполнения условного перехода, арифметических операций и т.д.

Счетчик команд - 16-ти разрядный счетчик, в который при начальном запуске МП автоматически записывается 0000. Затем при выполнении каждой операции в него автоматически записывается через инкрементор либо 1, либо 2, либо 3 (в зависимости от типа операции), и информация от счетчика через фиксатор адреса и адресный формирователь поступает на внешнюю шину адреса для выборки соответствующей ячейки памяти. Число ячеек памяти, которое можно адресовать МП составляет 2¹⁶= 64К (К=1024) байт. (Байтом называется 8-ми разрядное число данных).

Рис. 2.4.

Принцип работы МП

МП КР580ИК80А является МП с фиксированным набором команд. Для обеспечения функционирования на МП необходимо подавать двухфазную последовательность тактирующих импульсов уровня МОП (лог."1" соответствует уровню +12В), Ф₁ и Ф₂ (см. рис. 2.5). Расстояние между двумя передними фронтами соседних импульсов Ф_i называется тактом работы МП Т. Минимальная длительность такта соответствует 0,5 мкс. Такты нумеруются следующим образом: Т1... Т5 и группируются в так называемые циклы М1,М2... В каждый цикл входит от 3 до 5 тактов. А каждая команда содержит от 1 до 5 циклов. Таким образом, данный МП представляет собой асинхронный тип процессора.

В такте Т₁ происходит выдача на ША содержимого счетчика команд, а также выдача на ЩД слова состояния процессора.

 В такте Т₂ проверяется состояние входного сигнала "READY" ("Готовность") готовности внешнего устройства к обмену данными с МП. При отсутствии подтверждения готовности к обмену МП переходит к специальному такту ожидания Т_w и повторяет его до тех пор, пока не появится сигнал готовности, и затем МП переходит к такту T₃.

Рис. 2.5. Временная диаграмма работы МПС

В такте T₃ из памяти принимается команда и дешифрируется (т.е. в этом такте ШД используется по своему прямому назначению). В такте Т₄ команда начинает выполняться. Если команда предполагает обращение к оперативной памяти или устройству ввода-вывода, то требуется еще Т₅ ... Т₁₉.

В начале каждого цикла работы МП на ША выдается адрес ячейки памяти, в которой содержится команда (или с которой производится обмен информацией), или адрес требуемого УВВ (в этом случае на ША выдается двукратно повторенный 8-ми разрядный адрес УВВ, таким образом, МП может адресовать до 256 устройств ввода-вывода). Одновременно на ШД выдается так называемое слово состояния процессора, которое запоминается на весь цикл в регистре состояний (PC).