Mikroszámítógépek I 8085 processzor

I8085 részei Regiszter blokk B-C D-E H-L Stack Pointer Program számláló, Inkrement-dekrement, címlatch

I8085 részei Aritmetikai blokk 8 bites akkumulátor 8 bites ALU Flag bitek Decimális korrekciós hálózat Átmeneti regiszter

I8085 részei Utasítás regiszter-dekóder és vezérlőmű Utasítás dekóder Időzítés és vezérlés Órajel generátor Időzítések, jelzések CPU állapot, üzemmód vezérlés, figyelés, vezérlő és időzítő jelek

Megszakítások TRAP (NMI) Prioritás: 1 Cím: 24h RST 5.5 Prioritás: 2 Cím: 2Ch RST6.5 Prioritás: 3 Cím: 34h RST 7.5 Prioritás: 4 Cím: 3Ch INTR Prioritás: 5 Cím: kívülről Prioritás Maszkolás

Utasítás végrehajtás Utasítás végrehajtás: 1-5 gépi ciklus Gépi ciklusok fajtái: FETCH Memória olvasás Memória írás I/O olvasás I/O írás Megszakítás elfogadás INTerrupt Acknowledge Sin művelet nélküli ciklus ( Bus idle) INA, HALT

Utasítás végrehajtás Gépi ciklus: több fázisból áll. Fázisok: Megegyezik a CLK órajel periódusidejével T1, T2, T3, T4, T5, T6

CPU állapotok RUN: a CPU utasításokat hajt végre. Utasítás végrehajtás, megszakítás elfogadás. WAIT: READY jelre vár a CPU. Tovább fut, ha READY=1 lesz. A WAIT állapot létrejöttét letiltani nem lehet.

HALT: HLT utasítás hatására Megszakítás hatására fut tovább Halt állapotban HOLD kérelmet elfogad HOLD: CPU kimenetei nagy impedanciás állapotba kerülnek. HOLD jel megszüntéig áll fenn. (DMA) HLDA: nyugtázó jel.

Gépi ciklus

Normál gépi ciklus Program végrehajtás, Memóriából vagy I/O egységből olvasás, vagy Memóriába vagy I/O egységbe írás történik. 1 Byte adat mozgatása. T1-T3 alatt adat mozgatás T4-T6 alatt CPU- belüli műveletek

HALT típusú gépi ciklus HLT utasítás hatására jön létre. Utasítás számlálót nem növeli T1 után nem jön T2, hanem HALT állapot Adat és cím busz, valamint az IO/M, RD, WR vezérlő jelek nagy impedanciás állapotba kerülnek HALT megszüntetése: HOLD kérelem, RESET, Külső megszakítás

HOLD állapot T3 fázis előtt mintavételezi a HOLD jelet. A CPU HOLD állapotba kerül és kiadja a HLDA jelet AD0-AD7, A8-A15, RD, WR, IO/M nagy impedanciás állapotba kerül. HOLD jel megszűnte után visszatérés normál állapotba.

Megszakítás kezelés Az utasítás végrehajtás utolsó ciklusában fogad el megszakítást. Megszakítás elfogadás után INterrupt Acknowledge ( INA) ciklus jön létre. INTA által ütemezve CALL utasítás kódot, majd két cím byte-ot vesz át a CPU a megszakító egységtől. TRAP. RST5.5, RST6.5 és RST7.5 fix címekkel rendelkezik. TRAP: nem tiltható le.

A processzor részei Vezérlő egység: Control Unit: A műveleti kód vagy megszakítások alapján a CPU vezérlése a feladata Aritmetikai-Logikai egység: Aritmetikai és logikai műveletek végrehajtása Regiszterek: Utasítás számláló Utasítás regiszter

A processzor részei Regiszterek: Utasítás számláló Utasítás regiszter Bázis cím regiszter Index regiszter Állapot/vezérlő regiszter Stack pointer Puffer regiszterek: Belső és külső busz szétválasztása.

A processzor részei

Utasítás végrehajtás, vezérlő egység Utasítás végrehajtás lépései: Utasítás lehívás Utasítás számláló tartalmának növelése Műveleti kód értelmezése, dekódolás Művelethez szükséges adatok előkészítése, kiolvasása Művelet végrehajtás Eredmény elhelyezése ( akkumulátor, vagy memória)

Utasítás végrehajtás blokkvázlata

Utasítás végrehajtás

Műveleti vezérlés módjai Huzalozott A művelet végrehajtáshoz szükséges elemi tevékenységek sorrendjének vezérlését sorrendi, és kombinációs hálózatok vezérlik. ( PLA) Mikroprogramozott A végrehajtás lépéseit a mikroprogram tárban tárolt utasítások vezérlik

Mikroprogram tár

Mikroutasítások szerkezete

Huzalozott vezérlés

Mikroprogramozott vezérlés:

CISC processzorok műveleti vezérlése Sok, bonyolult utasítás: mikroprogramozott vezérléssel a legegyszerűbb megvalósítani. Adat mozgás művelet végrehajtás közben főleg a memória és a regiszterek között zajlik.

CISC processzorok műveleti vezérlése

RISC procwsszorok művelet vezérlése RISC processzorok: Kevés számú, egyszerű utasítás Az utasítások közvetlenül végrehajthatók A lefordított program cache tárba kerül, a végrehajtás innen történik, hasonlóan a mikroprogramozott vezérléshez. Adatok mozgása főleg a regiszterek között történik

RISC gépek művelet vezérlése

Átlapolt utasítás végrehajtás

Elágazások kezelése: Pipeline törlése

Elágazások kezelése: késleltetett elágazások

Tároló kezelés Tároló hierarchia: Regisztertár 5-10 ns Főtár 50-100 ns Cache tár Főtár 50-100 ns Háttértár 1-10 ms Tömegtároló 300-500 ms

Regisztertár Regiszterek típusai: Felhasználó által elérhető PC, IX, SP, FLAG, általános célú regiszterek Felhasználó által nem elérhető: Vezérlő/állapot, rendszer regiszterek

Regisztertárakkal szemben támasztott követelmények Adatforgalom csökkentése a memória és a processzor között Nagy méret ( 32, 64, 128.. Db.) 3 címes elérés ( 2 operandus + eredmény) Általános felhasználású legyen

Regisztertárak kezelési formái Regiszterbank Ablaktechnika Blokktechnika

Cache tárak jellemzői ON-CHIP ( 8-32 kB) vagy OFF CHIP 64-256 kB ( processzorban vagy kívül) Adatátvitel a cache és a memória között blokkos Utasítás, adat illetve vegyes cache tárolók lehetnek Általában tartalom szerinti visszakereséssel működnek ( asszociatív) cache tár Tartalom cseréjéhez hatékony stratégia kell CPU és cache sebessége legyen azonos

Cache-hit és cache-miss

Asszociatív cache

Közvetlen leképzésű cache

Csoport asszociatív cache

Memóriák Alapfogalmak RAM ROM EPROM EEPROM OTP FLASH

Alapfogalmak Szervezés Bit Byte Szó 1Mx1 bit 1Mx4 bit 1Mx8 bit

Kapacitás Megcímezhető tároló elemek száma Hozzáférési idő

Memóriák Technológia szerint: Mágneses (ma csak háttértár) Félvezetős (ma op. Mem. Kizárólag félvezetős Bipoláris FET- CMOS BICMOS

Tároló elem szerint Statikus: Félvezetős flip-flop .

Dinamikus: szórt kapacitás a tárolóelem

ROM

Bővítés: szóhossz, címtartomány

Memória chip felépítése