Intel 8085 - Intel 8085

Intel 8085

Varianta procesoru Intel P8085AH-2 s černými plastovými a stříbrnými kolíky
Obecná informace
Spuštěno	Března 1976
Přerušeno	2000
Běžní výrobci
Výkon
Max. Taktovací frekvence CPU	3, 5 a 6 MHz
Šířka dat	8 bitů
Šířka adresy	16 bitů
Architektura a klasifikace
Min. velikost funkce	3 µm
Instrukční sada	8085
Fyzické specifikace
Tranzistory
Balíčky
Zásuvka
Dějiny
Předchůdce	Intel 8080
Nástupce	Intel 8086

Intel 8085 ( „ osmdesát-pětaosmdesát “) je 8-bitový mikroprocesor produkoval Intel a představený v březnu 1976. Jedná se o softwarový binárně kompatibilní s více-slavný Intel 8080 s pouhými dvěma menšími instrukcí přidávaných k podpoře jejího přidány funkce přerušení a sériového vstupu/výstupu. Vyžaduje však méně podpůrných obvodů, což umožňuje stavbu jednodušších a levnějších mikropočítačových systémů.

; „5“ v počtu část zdůraznila skutečnost, že 8085 používá jediný + 5- volt (V) napájení pomocí deplece režim tranzistory, aniž by bylo potřeba na 5 V, -5 V a +12 V zásoby potřebné do 8080. Tato schopnost odpovídala konkurenční Z80 , populární CPU odvozené z 8080 představené před rokem. Tyto procesory by mohly být použity v počítačích s operačním systémem CP/M .

8085 je dodáván ve 40pólovém DIP pouzdře . Pro maximalizaci funkcí na dostupných pinech používá 8085 multiplexovanou sběrnici adresa/data (AD^0-AD^7). Obvod 8085 však vyžaduje 8bitovou adresovou západku, takže Intel vyrobil několik podpůrných čipů s vestavěnou adresovou západkou. Patří mezi ně 8755 s adresovou západkou, 2 KB EPROM a 16 I/O pinů a 8155 s 256 bajty RAM, 22 I/O piny a 14bitovým programovatelným časovačem/čítačem. Multiplexovaná sběrnice adres/dat snížila počet stop PCB mezi 8085 a takovými paměťovými a I/O čipy.

Jak 8080, tak 8085 byly zastíněny Zilogem Z80 pro stolní počítače, který převzal většinu počítačového trhu CP/M, a také podíl na vzkvétajícím trhu domácích počítačů počátkem poloviny poloviny 80. let.

8085 měl dlouhou životnost jako řadič, bezpochyby díky vestavěným sériovým I/O a pěti prioritním přerušením, pravděpodobně funkcím podobným mikrokontroléru, které CPU Z80 neměl. Jakmile byl 8085 navržen do takových produktů, jako je ovladač DECtape II a video terminál VT102 na konci 70. let, sloužil k nové výrobě po celou dobu životnosti těchto produktů. To bylo obvykle delší než životnost stolních počítačů.

Popis

8085 je konvenční von Neumannův design založený na procesoru Intel 8080. Na rozdíl od 8080 nemonitoruje stavové signály na datovou sběrnici, ale 8bitová datová sběrnice je místo toho multiplexována se spodními osmi bity 16bitové adresové sběrnice omezit počet pinů na 40. Stavové signály jsou zajištěny vyhrazenými signálovými piny řídicí sběrnice a dvěma vyhrazenými identifikačními piny stavu sběrnice pojmenovanými S0 a S1. Kolík 40 se používá pro napájení (+5 V) a kolík 20 pro uzemnění. Kolík 39 se používá jako přidržovací kolík. Procesor byl navržen s využitím obvodů nMOS a pozdější verze „H“ byly implementovány do vylepšeného procesu nMOS společnosti Intel s názvem HMOS („High-performance MOS“), původně vyvinutého pro rychlé statické produkty RAM. Je potřeba pouze jeden 5voltový napájecí zdroj, jako u konkurenčních procesorů a na rozdíl od 8080. 8085 používá přibližně 6500 tranzistorů .

8085 zahrnuje funkce 8224 (generátor hodin) a 8228 (systémový ovladač) na čipu, což zvyšuje úroveň integrace. Temnější stránkou ve srovnání s podobnými současnými designy (jako je Z80) je skutečnost, že autobusy vyžadují demultiplexování; adresní západky v paměťových čipech Intel 8155, 8355 a 8755 však umožňují přímé rozhraní, takže 8085 spolu s těmito čipy je téměř kompletní systém.

8085 má rozšíření pro podporu nových přerušení, se třemi maskovatelnými vektorovanými přerušeními (RST 7.5, RST 6.5 a RST 5.5), jedním nemaskovatelným přerušením (TRAP) a jedním externě obsluhovaným přerušením (INTR). Každé z těchto pěti přerušení má samostatný pin na procesoru, což je funkce, která umožňuje jednoduchým systémům vyhnout se nákladům na samostatný řadič přerušení. Přerušení RST 7.5 je spuštěno na hraně (zablokováno), zatímco RST 5.5 a 6.5 jsou citlivé na úroveň. Všechna přerušení jsou povolena instrukcí EI a deaktivována instrukcí DI. Kromě toho instrukce SIM (Set Interrupt Mask) a RIM (Read Interrupt Mask), jediné instrukce 8085, které nejsou z designu 8080, umožňují jednotlivě maskovat každé ze tří maskovatelných přerušení RST. Všechny tři jsou po normálním resetu CPU maskovány. SIM a RIM také umožňují čtení globálního stavu masky přerušení a tří nezávislých stavů masky přerušení RST, čtení stavů čekajících na přerušení u stejných tří přerušení, klopného obvodu spouště RST 7.5 se spouštěcí západkou (zrušení) čekající přerušení bez jeho obsluhy) a sériová data, která mají být odeslána a přijata přes piny SOD a SID, to vše pod kontrolou programu a nezávisle na sobě.

SIM a RIM se provádějí ve čtyřech hodinových cyklech (stavy T), což umožňuje vzorkovat SID a/nebo přepínat SOD podstatně rychleji, než je možné přepínat nebo vzorkovat signál přes jakýkoli I/O nebo port mapovaný v paměti, např. portu 8155. (Tímto způsobem lze SID porovnat s kolíkem SO [„Set Overflow“] procesoru 6502 současného s 8085.)

Stejně jako 8080 může 8085 pojmout pomalejší paměti prostřednictvím externě generovaných stavů čekání (pin 35, READY) a má ustanovení pro přímý přístup do paměti (DMA) pomocí signálů HOLD a HLDA (piny 39 a 38). Vylepšení oproti 8080 je, že 8085 může sám pohánět piezoelektrický krystal přímo k němu připojený a vestavěný hodinový generátor generuje interní dvoufázové hodinové signály s vysokou amplitudou na poloviční frekvenci krystalu (krystal 6,14 MHz by poskytl hodiny 3,07 MHz, například). Interní hodiny jsou k dispozici na výstupním pinu, který pohání periferní zařízení nebo jiné CPU synchronně s blokováním CPU s CPU, ze kterého je signál vyveden. 8085 může být taktován také externím oscilátorem (díky čemuž je možné použít 8085 v synchronních víceprocesorových systémech s využitím celosystémových společných hodin pro všechny CPU nebo synchronizovat CPU na externí časovou referenci, jako je např. zdroj videa nebo vysoce přesná časová reference).

8085 je binárně kompatibilní navazující na 8080. Podporuje kompletní instrukční sadu 8080 se zcela stejným instrukčním chováním, včetně všech efektů na příznaky CPU (kromě operace AND/ANI, která nastavuje AC vlajka jinak). To znamená, že drtivá většina objektového kódu (jakýkoli obraz programu v ROM nebo RAM), který úspěšně běží na 8080, může běžet přímo na 8085 bez překladu nebo úpravy. (Výjimky zahrnují časově kritický kód a kód, který je citlivý na výše uvedený rozdíl v nastavení příznaku střídavého proudu nebo rozdíly v nezdokumentovaném chování procesoru.) Časování instrukcí 8085 se mírně liší od 8080-některé 8bitové operace, včetně INR, DCR a hojně používané instrukce MOV r, r 'jsou o jeden hodinový cyklus rychlejší, ale instrukce, které zahrnují 16bitové operace, včetně operací zásobníku (které zvyšují nebo snižují 16bitový registr SP), jsou obecně o jeden cyklus pomalejší. Je samozřejmě možné, že skutečné 8080 a/nebo 8085 se liší od publikovaných specifikací, zejména v jemných detailech. (To samé neplatí o Z80.) Jak již bylo zmíněno, u 8085 byly nové pouze instrukce SIM a RIM.

Programovací model

Registry Intel 8085

1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 (bitová pozice) Hlavní registry A Vlajky P rogram S tatus W ord B C B D E D H L H (nepřímá adresa) Rejstříkové registry SP S tack P ointer Počitadlo programů PC P rogram C ounter Stavový registr   S Z - AC - P - CY Vlajky

Procesor má sedm 8bitových registrů přístupných programátoru, pojmenovaných A, B, C, D, E, H a L, kde A je také známý jako akumulátor. Dalších šest registrů lze použít jako nezávislé bajtové registry nebo jako tři 16bitové páry registrů, BC, DE a HL (nebo B, D, H, jak je uvedeno v dokumentech Intel), v závislosti na konkrétní instrukci. Některé pokyny používají HL jako (omezený) 16bitový akumulátor. Stejně jako v 8080 je k obsahu adresy paměti, na kterou ukazuje HL, přístup jako pseudo registr M. Má také 16bitový čítač programů a 16bitový ukazatel zásobníku do paměti (nahrazující interní zásobník 8008 ). Pokyny jako PUSH PSW, POP PSW ovlivňují programové stavové slovo (akumulátor a příznaky). Akumulátor ukládá výsledky aritmetických a logických operací a bity registru příznaků (znaménko, nula, pomocné přenášení, parita a příznaky přenosu) jsou nastaveny nebo vymazány podle výsledků těchto operací. Příznak znamení je nastaven, pokud má výsledek záporné znaménko (tj. Je nastaven, pokud je nastaven bit 7 akumulátoru). Příznak pomocného nebo polovičního přenosu je nastaven, pokud došlo k přenosu z bitu 3 do bitu 4. Příznak parity je nastaven na 1, pokud je parita (počet 1-bitů) akumulátoru sudá; pokud je zvláštní, je vymazáno. Nulový příznak je nastaven, pokud výsledek operace byl 0. Nakonec je přenosový příznak nastaven, pokud došlo k přenosu z bitu 7 akumulátoru (MSB).

Příkazy/pokyny

Stejně jako v mnoha jiných 8bitových procesorech jsou všechny instrukce pro jednoduchost zakódovány do jednoho bajtu (včetně registračních čísel, ale bez okamžitých dat). Za některými následuje jeden nebo dva bajty dat, což může být okamžitý operand, adresa paměti nebo číslo portu. Existuje instrukce NOP „žádná operace“, ale nemění žádný z registrů nebo příznaků. Stejně jako větší procesory má instrukce CALL a RET pro volání a návraty víceúrovňových procedur (které mohou být podmíněně prováděny, jako skoky) a instrukce pro uložení a obnovení jakéhokoli 16bitového páru registrů v zásobníku strojů. K dispozici je také osm jednobajtových volání (RST) pro podprogramy umístěné na pevných adresách 00h, 08h, 10h, ..., 38h. Ty jsou určeny k napájení externím hardwarem za účelem vyvolání odpovídající rutiny služby přerušení, ale často se také používají jako rychlá systémová volání. Jednou sofistikovanou instrukcí je XTHL, která se používá pro výměnu registrového páru HL s hodnotou uloženou na adrese uvedené ukazatelem zásobníku.

8bitové instrukce

Všechny 8-bitové aritmetické a logické (ALU) operace se dvěma operandy fungují na 8bitovém akumulátoru (registr A). U 8bitových operací se dvěma operandy může být druhým operandem buď okamžitá hodnota, další 8bitový registr, nebo paměťová buňka adresovaná párem 16bitových registrů HL. Jedinými 8bitovými operacemi ALU, které mohou mít jiný cíl než akumulátor, jsou unární inkrementační nebo dekrementační instrukce, které mohou pracovat s jakýmkoli 8bitovým registrem nebo s pamětí adresovanou HL, stejně jako pro dvou operandové 8bitové operace. Přímé kopírování je podporováno mezi libovolnými dvěma 8bitovými registry a mezi libovolným 8bitovým registrem a paměťovou buňkou adresovanou HL pomocí instrukce MOV. Okamžitou hodnotu lze také přesunout do kteréhokoli z výše uvedených cílů pomocí instrukce MVI. Kvůli pravidelnému kódování instrukce MOV (využívající téměř čtvrtinu celého prostoru operačního kódu) existují nadbytečné kódy pro kopírování registru do sebe (například MOV B, B ), které jsou krom zpoždění málo užitečné. Jaká by však byla kopie z buňky adresované HL do sebe (tj. MOV M, M ) místo toho zakóduje instrukci HLT a zastaví provádění, dokud nedojde k externímu resetu nebo maskovanému přerušení.

16bitové operace

Přestože je 8085 8bitový procesor, má některé 16bitové operace. Kterýkoli ze tří párů 16bitových registrů (BC, DE, HL nebo SP) lze načíst s okamžitou 16bitovou hodnotou (pomocí LXI), zvýšit nebo snížit (pomocí INX a DCX) nebo přidat do HL (pomocí DAD ). LHLD načítá HL z přímo adresované paměti a SHLD ukládá HL podobně. Operace XCHG vyměňuje hodnoty HL a DE. Přidání HL k sobě provede 16bitový aritmetický posun doleva s jednou instrukcí. Jedinou 16bitovou instrukcí, která ovlivňuje jakýkoli příznak, je DAD (přidáním BC, DE, HL nebo SP do HL), který aktualizuje příznak carry, aby usnadnil 24bitové nebo větší přidání a posun vlevo. Přidání ukazatele zásobníku do HL je užitečné pro indexování proměnných v (rekurzivních) rámcích zásobníku. Rámeček zásobníku lze přidělit pomocí DAD SP a SPHL a větev vypočítanému ukazateli lze provést pomocí PCHL. Díky těmto schopnostem je možné kompilovat jazyky jako PL/M , Pascal nebo C se 16bitovými proměnnými a vytvářet strojový kód 8085. Odčítání a bitové logické operace na 16 bitech se provádějí v 8bitových krocích. Operace, které musí být implementovány programovým kódem (podprogramové knihovny), zahrnují porovnání celých čísel se znaménkem a také násobení a dělení.

Nedokumentované pokyny

Dva softwaroví inženýři, Wolfgang Dehnhardt a Villy M. Sorensen, objevili řadu nezdokumentovaných instrukcí a vlajek v procesu vývoje montéru 8085. Tyto pokyny používají 16bitové operandy a zahrnují nepřímé načítání a ukládání slova, odčítání, posun, otáčení a ofsetové operace.

Schéma vstupu/výstupu

8085 podporuje až 256 vstupních/výstupních (I/O) portů, k nimž se přistupuje prostřednictvím vyhrazených vstupních/výstupních pokynů - přičemž adresy portů jsou brány jako operandy. Toto schéma mapování I/O je považováno za výhodu, protože uvolňuje omezený adresní prostor procesoru. Pokyny IN a OUT se používají ke čtení a zápisu dat I/O portů. V cyklu I/O sběrnice je 8bitová I/O adresa vydávána CPU na spodní i horní polovině 16bitové adresové sběrnice.

K I/O zařízením mapovaným na paměť lze přistupovat také pomocí instrukcí LDA (načíst akumulátor ze 16bitové adresy) a STA (akumulátor uložit na 16bitové adrese) nebo z jakýchkoli jiných instrukcí, které mají paměťové operandy.

Vývojový systém

Intel vyrobil řadu vývojových systémů pro 8080 a 8085, známých jako mikroprocesorový systém MDS-80. Původní vývojový systém měl procesor 8080. Později byla přidána podpora 8085 a 8086 včetně ICE ( obvodové emulátory ). Jedná se o velký a těžký stolní počítač, asi 20 "kostka (v modré barvě společnosti Intel), který obsahuje CPU, monitor a jednu 8palcovou disketovou jednotku. Později byl k dispozici externí box s dalšími dvěma disketami Provozuje operační systém ISIS a může také provozovat emulátor a externí programátor EPROM . Tato jednotka používá klec karet Multibus, která byla určena právě pro vývojový systém. Prodával se překvapivý počet náhradních klecí a procesorů pro karty, vedoucí k vývoji Multibusu jako samostatného produktu.

Pozdější iPDS je přenosná jednotka, asi 8 "x 16" x 20 ", s držadlem. Má malou zelenou obrazovku, vestavěnou klávesnici, 5 ¼ palcovou disketovou jednotku a provozuje operační systém ISIS-II systém. Může také přijmout druhý procesor 8085, což umožňuje omezenou formu víceprocesorového provozu, kde oba procesory běží současně a nezávisle. Lze mezi nimi přepínat obrazovku a klávesnici, což umožňuje sestavení programů na jeden procesor (velké programy trvaly chvíli), zatímco soubory jsou upravovány v druhém. Má možnost bublinové paměti a různé programovací moduly, včetně EPROM, a programovací moduly Intel 8048 a 8051, které jsou zapojeny do boku a nahrazují samostatné programátory zařízení. Kromě 8080 /8085 assembler, Intel vyrobil řadu kompilátorů, včetně kompilátorů pro PL/M-80 a Pascal , a sadu nástrojů pro propojení a statickou lokalizaci programů, aby mohly být vypáleny do EPROM a použity ve vestavěných systémech .

Levnější deska „MCS-85 System Design Kit“ (SDK-85) obsahuje procesor 8085, ROM 8355 obsahující program pro ladění monitoru, 8155 RAM a 22 I/O portů, hexadecimální klávesnici 8279 a 8místnou 7 -segmentová LED a sériové rozhraní proudové smyčky TTY (Teletype) 20 mA. Pady jsou k dispozici pro jeden další 2K × 8 8755 EPROM a volitelně lze přidat dalších 256 bajtů RAM 8155 I/O časovač/čítač. Všechny datové, řídicí a adresní signály jsou k dispozici na dvoukolíkových záhlavích a je k dispozici velká oblast prototypů.

Seznam Intel 8085

Modelové číslo	Rychlost hodin	Teplotní rozsah	Datum vydání	Cena (US $)
8085-2	5 MHz
ID 8085	3 MHz	Průmyslový	Březen/duben 1979	38,75 $
M8085A	3 MHz	Válečný	Březen/duben 1979	110,00 USD

Aplikace

Pro rozsáhlé použití 8085 v různých aplikacích je mikroprocesor vybaven instrukční sadou sestávající z různých instrukcí, jako jsou MOV, ADD, SUB, JMP atd. Tyto instrukce jsou napsány ve formě programu, který se používá k provádění různých operace jako větvení, sčítání, odčítání, bitové logické operace a operace posunu bitů . Složitější operace a další aritmetické operace musí být implementovány v softwaru. Násobení je například implementováno pomocí multiplikačního algoritmu .

Procesor 8085 byl použit v několika raných osobních počítačích, například řada TRS-80 Model 100 používala 80C85 vyrobené společností OKI (MSM80C85ARS). CMOS verze 80C85 na 8085 procesoru NMOS / HMOS má několik výrobců. V Sovětském svazu byl vyvinut klon 80C85 pod označením IM1821VM85A ( rusky : ИМ1821ВМ85А ), který byl v roce 2016 stále ve výrobě. Někteří výrobci nabízejí varianty s dalšími funkcemi, jako jsou dodatečné pokyny. Rad tvrdé verze 8085 bylo v procesorech datových přístroj na palubní několik NASA a ESA kosmické fyziky misích v roce 1990 a brzy 2000s, včetně CRRES , Polar , FAST , Cluster , Hessi , na Sojourner Mars Rover a THEMIS . Švýcarská společnost SAIA používala 8085 a 8085-2 jako CPU jejich řady programovatelných logických řadičů PCA1 v 80. letech minulého století.

Pro-Log Corp. vložte 8085 a podpůrný hardware na kartu formátu STD Bus obsahující CPU, RAM, zásuvky pro ROM/EPROM, I/O a externí sběrnicová rozhraní. Přiložená referenční karta instrukční sady používá pro procesor Intel 8085 zcela odlišnou mnemotechniku. Tento produkt byl přímým konkurentem nabídek karet Intel Multibus .

• Zdroje Intel 8085 sekund
• 

  AMD Am9085

• 

  Mitsubishi M5L8085

• 

  NEC μPD8085

• 

  NZPP Novosibirsk IM1821VM85 (Sovětský svaz)

• 

  OKI M80C85

• 

  Siemens SAB8085

• 

  Toshiba TMP8085

Rodina MCS-85

Procesor 8085 je jednou součástí rodiny čipů vyvinutých společností Intel pro vybudování kompletního systému. Mnoho z těchto podpůrných čipů bylo také použito s jinými procesory. Původní IBM PC založené na procesoru Intel 8088 používalo několik těchto čipů; ekvivalentní funkce dnes zajišťují čipy VLSI , konkrétně čipy „ Southbridge “.

Vzdělávací využití

V mnoha technických školách se procesor 8085 používá v úvodních kurzech mikroprocesoru. Tréninkové sady složené z desky s plošnými spoji 8085 a podpůrného hardwaru nabízejí různé společnosti. Tyto sady obvykle obsahují úplnou dokumentaci, která umožňuje studentovi přejít od pájení k programování v jazyce sestavení v jediném kurzu. Také architektura a instrukční sada 8085 jsou pro studenta snadno pochopitelné. Verze sdílených projektů vzdělávacích a hobby jednodeskových počítačů založených na 8085 jsou uvedeny níže v části Externí odkazy tohoto článku.

Simulátory

Pro mikroprocesor 8085 jsou k dispozici softwarové simulátory, které umožňují simulované provádění operačních kódů v grafickém prostředí.

Viz také

• IBM System/23 Datamaster dal návrhářům IBM seznámení s podpůrnými čipy 8085 používanými v IBM PC .

Poznámky

Reference

Další čtení

Knihy

• William Stallings Organizace a architektura počítačů: Navrhování výkonu 8. vydání. Sál Prentice, 2009 ISBN  0-13-607373-5
• Mikroprocesor Abhishek Yadav 8085, 8086 Firewall Media, 2008 ISBN  81-318-0356-2
• Ramesh Gaonkar mikroprocesorová architektura, programování a aplikace s 8085 Penram International Publishing ISBN  81-87972-09-2
• Bill Detwiler Tandy TRS-80 Model 100 Teardown Tech Republic, 2011 Web
• 8080A/8085 Programovací jazyk sestavení ; 1. vydání; Lance Leventhal; Adam Osborne & Associates; 495 stran; 1978. (archiv)
• Mikroprocesorové propojovací techniky ; 3. vydání; Rodnay Zaks a Austin Lesea; Sybex; 466 stran; 1979; ISBN  978-0-89588-029-1 . (archiv)
• Porozumění mikroprocesorům 8085/8086 a periferním integrovaným obvodům prostřednictvím otázek a odpovědí ; 2. vydání; SK Sen; New Age International Publishers; 303 stran; 2010; ISBN  978-8122429749 . (archiv)

Referenční karty

• Referenční karta Intel 8085 ; Saundby; 2 stránky. (archiv)

externí odkazy

Simulátory:

• GNUSim8085 - simulátor, assembler, debugger

Desky:

• MCS-85 System Design Kit (SDK-85) -Intel
• Altaidy
• SBC-85
• Minimax
• Závada
• OMEN Alpha