8085 معمارية المعالجات الدقيقة: العمل وتطبيقاته

كان أول اختراع للدائرة المتكاملة في عام 1959 ويخلد تاريخ المعالجات الدقيقة. وأول معالج دقيق تم اختراعه هو Intel 4004 في عام 1971. حتى أنه يُطلق عليه اسم وحدة المعالجة المركزية (CPU) حيث يتم دمج العديد من المكونات الطرفية للكمبيوتر في شريحة واحدة. يتضمن ذلك السجلات وناقل التحكم والساعة و ALU وقسم التحكم ووحدة الذاكرة. عبر العديد من الأجيال ، كان الجيل الحالي من المعالجات الدقيقة قادرًا على أداء مهام حسابية عالية تستخدم معالجات 64 بت أيضًا. هذا تقييم موجز للمعالجات الدقيقة والنوع الوحيد الذي سنناقشه اليوم هو معمارية المعالجات الدقيقة 8085.

ما هو المعالج الدقيق 8085؟

بشكل عام ، 8085 هو 8 بت معالج دقيق وقد تم إطلاقه من قبل فريق إنتل في عام 1976 بمساعدة تقنية NMOS. هذا المعالج هو الإصدار المحدث من المعالج الدقيق. تكوينات 8085 معالج دقيق تشمل بشكل أساسي ناقل البيانات 8 بت ، ناقل العنوان 16 بت ، عداد البرنامج -16 بت ، مؤشر المكدس -16 بت ، يسجل 8 بت ، + 5 فولت إمداد الجهد ، ويعمل عند 3.2 ميجاهرتز مقطع واحد CLK. تطبيقات 8085 المعالجات الدقيقة تشارك في أفران الميكروويف والغسالات والأدوات وما إلى ذلك ميزات المعالج الدقيق 8085 هي على النحو التالي:

• هذا المعالج الدقيق هو جهاز 8 بت يستقبل أو يشغل أو يخرج معلومات 8 بت بطريقة متزامنة.
• يتكون المعالج من 16 بت و 8 بت عنوان وخطوط بيانات وبذلك تكون سعة الجهاز 2¹⁶وهي 64 كيلوبايت من الذاكرة.
• يتكون هذا الجهاز من شريحة NMOS واحدة ويحتوي على 6200 ترانزستور
• يوجد ما مجموعه 246 رمز تشغيل و 80 تعليمات
• نظرًا لأن المعالج الدقيق 8085 يحتوي على خطوط عنوان إدخال / إخراج 8 بت ، فإن لديه القدرة على معالجة 2⁸= 256 منفذ إدخال وإخراج.
• يتوفر هذا المعالج الدقيق في حزمة DIP مكونة من 40 سنًا
• من أجل نقل معلومات ضخمة من الإدخال / الإخراج إلى الذاكرة ومن الذاكرة إلى الإدخال / الإخراج ، يشارك المعالج ناقله مع وحدة تحكم DMA.
• لديها نهج حيث يمكن أن تعزز آلية معالجة المقاطعة
• يمكن تشغيل معالج 8085 ككمبيوتر صغير ثلاثي الشرائح باستخدام دعم دوائر IC 8355 و IC 8155.
• لديها مولد ساعة داخلي
• يعمل على مدار الساعة بدورة عمل بنسبة 50٪

8085 معمارية المعالجات الدقيقة

تشتمل بنية المعالج الدقيق 8085 بشكل أساسي على وحدة التوقيت والتحكم ، ووحدة الحساب والمنطق ، فك سجل التعليمات ، التحكم بالمقاطعة ، مجموعة التسجيل ، التحكم في الإدخال / الإخراج التسلسلي. أهم جزء من المعالج الدقيق هو وحدة المعالجة المركزية.

8085 العمارة

عمليات المعالج الدقيق 8085

العملية الرئيسية لـ ALU هي العمليات الحسابية وكذلك المنطقية والتي تشمل الجمع والزيادة والطرح والإنقاص ، العمليات المنطقية مثل AND و OR و Ex-OR ، مكمل ، تقييم ، تحول يسار أو تحول يمين. يتم استخدام كل من السجلات المؤقتة وكذلك المجمعات للاحتفاظ بالمعلومات طوال العمليات ، ثم يتم تخزين النتيجة داخل المجمع. يتم ترتيب الأعلام المختلفة أو إعادة ترتيبها بناءً على نتيجة العملية.

تسجيلات العلم

سجلات العلم معالج دقيق 8085 يتم تصنيفها إلى خمسة أنواع هي الإشارة ، والصفر ، والحمل الإضافي ، والتكافؤ والحمل. مواقف البتات المخصصة لهذه الأنواع من الأعلام. بعد تشغيل وحدة الحساب المنطقية (ALU) ، عندما تكون نتيجة البتة الأكثر أهمية (D7) واحدة ، فسيتم ترتيب علم الإشارة. عندما يكون تشغيل نتيجة ALU صفراً ، فسيتم تعيين العلامات الصفرية. عندما لا تكون النتيجة صفرية ، فسيتم إعادة تعيين علامات الصفر.

8085 سجلات علم المعالجات الدقيقة

في عملية حسابية ، كلما تم إنتاج حمل بالعضة الأقل ، فسيتم تعيين علم حمل من النوع الإضافي. بعد عملية ALU ، عندما يكون للنتيجة رقم زوجي ، فسيتم تعيين علامة التكافؤ ، أو تتم إعادة تعيينها. عندما تكون نتيجة عملية حسابية في حمل ، فسيتم تعيين علامة الحمل وإلا ستتم إعادة تعيينها. بين الأنواع الخمسة من الأعلام ، يتم استخدام علم نوع AC في الداخل المخصص لحساب BCD وكذلك يتم استخدام الأعلام الأربعة المتبقية مع المطور للتأكد من شروط نتيجة العملية.

وحدة التحكم والتوقيت

تنسق وحدة التحكم والتوقيت مع جميع إجراءات المعالج الدقيق بالساعة وتعطي إشارات التحكم المطلوبة من أجل تواصل بين المعالجات الدقيقة وكذلك الأجهزة الطرفية.

سجل التعليمات وفك الشفرة
حيث يتم الحصول على طلب من الذاكرة بعد ذلك يتم وضعه في سجل التعليمات ، ويتم ترميزه وفك تشفيره في دورات جهاز مختلفة.

سجل صفيف

الغرض العام للبرمجة يتم تصنيف السجلات إلى عدة أنواع بصرف النظر عن المجمّع مثل B و C و D و E و H و L ، يتم استخدام هذه السجلات كسجلات 8 بت مقترنة بخلاف ذلك لتخزين بتات l6 من البيانات. الأزواج المسموح بها هم BC و DE & HL ويتم استخدام سجلات W & Z قصيرة المدى في المعالج ولا يمكن استخدامها مع المطور.

سجلات الأغراض الخاصة

يتم تصنيف هذه السجلات إلى أربعة أنواع وهي عداد البرنامج أو مؤشر المكدس أو سجل الزيادة أو التناقص أو المخزن المؤقت للعنوان أو مخزن البيانات المؤقت.

عداد البرنامج

هذا هو النوع الأول من السجلات ذات الأغراض الخاصة ويعتبر أن التعليمات يتم تنفيذها بواسطة المعالج الدقيق. عندما تنتهي ALU من تنفيذ التعليمات ، يبحث المعالج الدقيق عن تعليمات أخرى ليتم تنفيذها. وبالتالي ، سيكون هناك حاجة إلى الاحتفاظ بعنوان التعليمات التالي ليتم تنفيذه من أجل توفير الوقت. يعمل المعالج الدقيق على زيادة البرنامج عند تنفيذ التعليمات ، وبالتالي سيتم تنفيذ الوضع المضاد للبرنامج لعنوان ذاكرة التعليمات التالية ...

مؤشر المكدس عام 8085

مؤشر SP أو المكدس هو سجل 16 بت ويعمل بشكل مشابه للمكدس ، والذي يتم زيادته أو إنقاصه باستمرار مع اثنين خلال عمليات الدفع والفرقعة.

زيادة أو إنقاص سجل

محتويات التسجيل 8 بت وإلا يمكن زيادة أو تقليل موضع الذاكرة بواحد. يُعد سجل 16 بت مفيدًا لزيادة البرنامج أو إنقاصه عدادات وكذلك مؤشر المكدس تسجيل المحتوى بواحد. يمكن إجراء هذه العملية على أي موضع ذاكرة أو أي نوع من السجلات.

العنوان - المخزن المؤقت والعنوان - البيانات - العازلة

العنوان يخزن المعلومات المنسوخة من الذاكرة من أجل التنفيذ. ترتبط رقائق الذاكرة والإدخال / الإخراج بهذه الحافلات ، ومن ثم يمكن لوحدة المعالجة المركزية استبدال البيانات المفضلة بشرائح الإدخال / الإخراج والذاكرة.

ناقل العنوان وناقل البيانات

يعتبر ناقل البيانات مفيدًا في نقل المعلومات ذات الصلة التي سيتم تخزينها. إنه ثنائي الاتجاه ، لكن ناقل العنوان يشير إلى الموضع الذي يجب تخزينه فيه وهو أحادي الاتجاه ، ومفيد لنقل المعلومات وكذلك أجهزة إدخال / إخراج العنوان.

وحدة التوقيت والتحكم

يمكن استخدام وحدة التوقيت والتحكم لتزويد الإشارة إلى معمارية المعالجات الدقيقة 8085 لتحقيق عمليات معينة. تستخدم وحدات التوقيت والتحكم للتحكم في الدوائر الداخلية وكذلك الخارجية. يتم تصنيفها إلى أربعة أنواع وهي وحدات التحكم مثل RD 'ALE و READY و WR' ووحدات الحالة مثل S0 و S1 و IO / M 'و DM مثل HLDA ووحدة HOLD ووحدات إعادة الضبط مثل RST-IN و RST-OUT .

مخطط دبوس

8085 هو معالج دقيق 40 سنًا حيث يتم تصنيفها إلى سبع مجموعات. من خلال الرسم التخطيطي للمعالجات الدقيقة 8085 أدناه ، يمكن معرفة الوظيفة والغرض بسهولة.

8085 مخطط دبوس

مركبة البيانات

الدبابيس من 12 إلى 17 هي دبابيس ناقل البيانات وهي AD₀- إلى₇، يحمل هذا الحد الأدنى من البيانات 8 بت وناقل العنوان.

عنوان الحافلة

المسامير من 21 إلى 28 هي دبابيس ناقل البيانات وهي A.₈- إلى_{خمسة عشر}، يحمل هذا أكبر ناقل بيانات وعنوان 8 بت.

الحالة وإشارات التحكم

من أجل معرفة سلوك العملية ، يتم أخذ هذه الإشارات في الاعتبار بشكل أساسي. في أجهزة 8085 ، هناك 3 إشارات تحكم وإشارات الحالة.

بحث وتطوير - هذه هي الإشارة المستخدمة لتنظيم عملية القراءة. عندما يتحرك الدبوس إلى مستوى منخفض ، فهذا يدل على أن الذاكرة المختارة تمت قراءتها.

WR - هذه هي الإشارة المستخدمة لتنظيم عملية WRITE. عندما يتحرك الدبوس إلى مستوى منخفض ، فإنه يشير إلى أن معلومات ناقل البيانات مكتوبة إلى موقع الذاكرة المختار.

لكن - يتوافق ALE مع إشارة تمكين مزلاج العنوان. تكون إشارة ALE عالية في وقت دورة الساعة الأولية للجهاز ، وهذا يمكّن آخر 8 بتات من العنوان من الالتصاق بالذاكرة أو المزلاج الخارجي.

أنا أكون - هذه هي إشارة الحالة التي تتعرف على ما إذا كان العنوان سيخصص للإدخال / الإخراج أو لأجهزة الذاكرة.

جاهز - يستخدم هذا الدبوس لتحديد ما إذا كان الجهاز المحيطي قادرًا على نقل المعلومات أم لا. عندما يكون هذا الدبوس مرتفعًا ، فإنه ينقل البيانات وإذا كان منخفضًا ، يحتاج جهاز المعالج الدقيق إلى الانتظار حتى ينتقل الدبوس إلى حالة عالية.

س₀و S.₁ المسامير - هذه الدبابيس هي إشارات الحالة التي تحدد العمليات التالية وهي:

إشارات الساعة

CLK - هذه هي إشارة الخرج وهي دبوس 37. وتستخدم حتى في الدوائر الرقمية المتكاملة الأخرى. تردد إشارة الساعة مشابه لتردد المعالج.

X1 و X2 - هذه هي إشارات الإدخال في المسامير 1 و 2. هذه المسامير لها وصلات مع مذبذب خارجي يقوم بتشغيل نظام الدوائر الداخلية للجهاز. تُستخدم هذه المسامير لتوليد الساعة المطلوبة لوظيفة المعالج الدقيق.

إعادة تعيين الإشارات

هناك نوعان من دبابيس إعادة الضبط وهما Reset In و Reset Out في الدبابيس 3 و 36.

إعادة تعيين في - يشير هذا الدبوس إلى إعادة ضبط عداد البرنامج على الصفر. أيضًا ، يقوم هذا الدبوس بإعادة تعيين دبابيس HLDA flip-flops ودبابيس IE. ستكون وحدة معالجة التحكم في حالة إعادة تعيين حتى لا يتم تشغيل RESET.

إعادة تعيين - يشير هذا الدبوس إلى أن وحدة المعالجة المركزية في حالة إعادة تعيين.

إشارات الإدخال / الإخراج التسلسلية

SID - هذه هي إشارة خط بيانات الإدخال التسلسلي. يتم أخذ المعلومات الموجودة في خط التاريخ هذا في الرقم 7^العاشربت من ACC عند تنفيذ وظيفة RIM.

SOD - هذه هي إشارة خط بيانات الإخراج التسلسلي. 7^العاشربت هو الإخراج على خط بيانات SOD عند تنفيذ وظيفة SIIM.

إشارات خارجية ومقاطعة

HLDA - هذه هي إشارة إقرار HOLD التي تشير إلى الإشارة المستلمة لطلب HOLD. عند إزالة الطلب ، ينتقل الدبوس إلى حالة منخفضة. هذا هو دبوس الإخراج.

يمسك - يشير هذا الدبوس إلى أن الجهاز الآخر بحاجة إلى استخدام البيانات وناقلات العناوين. هذا هو دبوس الإدخال.

INTA - هذا الدبوس هو إقرار المقاطعة الذي يوجهه جهاز المعالج الدقيق بعد استقبال دبوس INTR. هذا هو دبوس الإخراج.

في - هذه إشارة طلب المقاطعة. لها أولوية دنيا عند مقارنتها بإشارات المقاطعة الأخرى.

TRAP ، RST 5.5 ، 6.5 ، 7.5 - هذه كلها دبابيس مقاطعة الإدخال. عندما يتم التعرف على أي من أطراف المقاطعة ، فإن الإشارة التالية تعمل من الموضع الثابت في الذاكرة بناءً على الجدول أدناه:

قائمة أولويات إشارات المقاطعة هذه هي

TRAP - الأعلى

RST 7.5 - مرتفع

RST 6.5 - متوسط

RST 5.5 - منخفض

INTR - الأدنى

إشارات مزود الطاقة Vcc و Vss التي هي + 5V ودبابيس الأرض.

8085 المعالجات الدقيقة المقاطعة

مخطط توقيت 8085 معالج دقيق

لفهم تشغيل وأداء المعالج الدقيق بوضوح ، فإن مخطط التوقيت هو الطريقة الأنسب. باستخدام مخطط التوقيت ، من السهل معرفة وظائف النظام والوظائف التفصيلية لكل تعليمات وتنفيذها وغيرها. مخطط التوقيت هو تصوير رسومي للتعليمات عبارة عن خطوات تتوافق مع الوقت. يشير هذا إلى دورة الساعة والفترة الزمنية وناقل البيانات ونوع العملية مثل RD / WR / الحالة ودورة الساعة.

في معمارية المعالجات الدقيقة 8085 ، سننظر هنا في المخططات الزمنية لـ I / O RD و I / O WR و Memory RD و Memory WR وجلب كود التشغيل.

جلب كود التشغيل

مخطط التوقيت هو:

جلب كود التشغيل في 8085 معالج دقيق

قراءة I / O

مخطط التوقيت هو:

قراءة الإدخال

I / O اكتب

مخطط التوقيت هو:

كتابة الإدخال

قراءة الذاكرة

مخطط التوقيت هو:

قراءة الذاكرة

كتابة الذاكرة

مخطط التوقيت هو:

الذاكرة اكتب 8085 معالج دقيق

لجميع مخططات التوقيت هذه ، المصطلحات شائعة الاستخدام هي:

بحث وتطوير - عندما تكون عالية ، فهذا يعني أن المعالج الدقيق لا يقرأ أي بيانات ، أو عندما يكون منخفضًا ، فهذا يعني أن المعالج الدقيق يقرأ البيانات.

WR - عندما تكون عالية ، فهذا يعني أن المعالج الدقيق لا يكتب أي بيانات ، أو عندما يكون منخفضًا ، فهذا يعني أن المعالج الدقيق يكتب البيانات.

أنا أكون - عندما تكون عالية ، فهذا يعني أن الجهاز يقوم بعملية الإدخال / الإخراج ، أو عندما يكون منخفضًا ، فهذا يعني أن المعالج الدقيق يقوم بتشغيل الذاكرة.

لكن - تشير هذه الإشارة إلى توفر عنوان صالح. عندما تكون الإشارة عالية ، فإنها تعمل كناقل عنوان ، أو عندما تكون منخفضة ، فإنها تعمل كناقل بيانات.

S0 و S1 - يشير إلى نوع دورة الماكينة الجارية.

انظر إلى الجدول أدناه:

8085 مجموعة تعليمات المعالجات الدقيقة

ال مجموعة التعليمات 8085 بنية المعالجات الدقيقة ليست سوى رموز التعليمات المستخدمة لتحقيق مهمة محددة ، ويتم تصنيف مجموعات التعليمات إلى أنواع مختلفة وهي تعليمات التحكم ، والمنطقية ، والتفرع ، والحساب ، ونقل البيانات.

طرق معالجة 8085

طرق العنونة الخاصة بـ 8085 المعالجات الدقيقة يمكن تعريفها على أنها الأوامر التي توفرها هذه الأوضاع والتي تُستخدم للدلالة على المعلومات بأشكال مختلفة دون تغيير المحتوى. تم تصنيفها إلى خمس مجموعات وهي: أوضاع العنونة الفورية والتسجيلية والمباشرة وغير المباشرة والضمنية.

وضع العنونة الفوري

هنا ، المعامل المصدر هو المعلومات. عندما تكون المعلومات 8 بت ، تكون التعليمات 2 بايت. أو عندما تكون المعلومات 16 بت ، فإن التعليمات تكون 3 بايت.

ضع في اعتبارك الأمثلة التالية:

MVI B 60 - يعني نقل تاريخ 60H بسرعة إلى السجل B.

عنوان JMP - يعني الانتقال السريع لعنوان المعامل

تسجيل وضع العنونة

هنا ، المعلومات التي يجب تشغيلها موجودة في السجلات والمعاملات هي السجلات. لذلك ، تتم العملية داخل سجلات متعددة للمعالج الدقيق.

ضع في اعتبارك الأمثلة التالية:

INR B - يعني زيادة محتوى السجل B بمقدار بت واحد

MOV A ، B - يعني نقل المحتويات من السجل B إلى A

ADD B - يعني ضمناً إضافة السجل A والسجل B وتجميع المخرجات في A.

عنوان JMP - يعني الانتقال السريع لعنوان المعامل

وضع التوجيه المباشر

هنا ، المعلومات التي يجب تشغيلها موجودة في موقع الذاكرة ، ويُعتبر المعامل مباشرة موقع الذاكرة.

ضع في اعتبارك الأمثلة التالية:

LDA 2100 - يعني تحميل محتوى موقع الذاكرة إلى المجمع أ

في 35 - يعني قراءة المعلومات من المنفذ الذي يحتوي على العنوان 35

وضع التوجيه غير المباشر

هنا ، المعلومات التي يجب تشغيلها موجودة في موقع الذاكرة ، ويُعتبر المعامل بشكل غير مباشر زوج السجل.

ضع في اعتبارك الأمثلة التالية:

LDAX B - يعني نقل محتويات سجل B-C إلى المجمع
LXIH 9570 - يعني التحميل الفوري للزوج H-L بعنوان الموقع 9570

وضع العنونة الضمني

هنا ، يتم إخفاء المعامل والمعلومات التي يجب تشغيلها موجودة في البيانات نفسها.

الأمثلة هي:

RRC - يتضمن دوران المركب A إلى الموضع الصحيح بمقدار بتة واحدة

RLC - ينطوي على دوران المركب A إلى الموضع الأيسر بمقدار بت واحد

التطبيقات

مع تطوير أجهزة المعالجات الدقيقة ، كان هناك تحول كبير وتغيير في حياة العديد من الأشخاص عبر صناعات ومجالات متعددة. نظرًا لفعالية الجهاز من حيث التكلفة ، والحد الأدنى من الوزن ، واستخدام الحد الأدنى من الطاقة ، فإن هذه المعالجات الدقيقة تستخدم بشكل كبير هذه الأيام. اليوم ، دعونا ننظر في تطبيقات معمارية المعالجات الدقيقة 8085 .

نظرًا لأن بنية المعالجات الدقيقة 8085 مضمنة في المجموعة التعليمية التي تحتوي على إرشادات أساسية متعددة مثل Jump و Add و Sub و Move وغيرها. باستخدام هذه المجموعة التعليمية ، يتم تكوين التعليمات بلغة برمجة يمكن فهمها بواسطة الجهاز التشغيلي وتؤدي وظائف عديدة مثل الجمع والقسمة والضرب والتحرك للحمل والعديد من الوظائف. يمكن أيضًا إجراء المزيد من التعقيد من خلال هذه المعالجات الدقيقة.

التطبيقات الهندسية

التطبيقات التي تستخدم المعالجات الدقيقة هي في جهاز إدارة حركة المرور ، وخوادم النظام ، والمعدات الطبية ، وأنظمة المعالجة ، والمصاعد ، والآلات الضخمة ، وأنظمة الحماية ، ومجال التحقيق ، وفي عدد قليل من أنظمة القفل التي لها مدخل ومخرج آلي.

المجال الطبي

إن أهم استخدام للمعالجات الدقيقة في الصناعة الطبية هو في مضخة الأنسولين حيث يقوم المعالج الدقيق بتنظيم هذا الجهاز. وهي تقوم بوظائف متعددة مثل تخزين العمليات الحسابية ومعالجة المعلومات التي يتم تلقيها من أجهزة الاستشعار الحيوية وفحص النتائج.

تواصل

• في مجال الاتصالات ، تعد صناعة الاتصالات هي الأكثر أهمية وتعززًا أيضًا. هنا ، تدخل المعالجات الدقيقة حيز الاستخدام في الأنظمة الهاتفية الرقمية وأجهزة المودم وكابلات البيانات والمبادلات الهاتفية وغيرها الكثير.
• تطبيق المعالج الدقيق في نظام الأقمار الصناعية ، سمح التلفزيون بإمكانية عقد المؤتمرات عن بعد أيضًا.
• حتى في أنظمة تسجيل خطوط الطيران والسكك الحديدية ، يتم استخدام المعالجات الدقيقة. LAN و WAN لإنشاء اتصال البيانات العمودية عبر أنظمة الكمبيوتر.

إلكترونيات

إن دماغ الكمبيوتر هو تقنية المعالجات الدقيقة. يتم تنفيذ هذه في أنواع مختلفة من الأنظمة مثل أجهزة الكمبيوتر الدقيقة إلى مجموعة أجهزة الكمبيوتر العملاقة. في صناعة الألعاب ، يتم تطوير العديد من تعليمات الألعاب باستخدام معالج دقيق.

تشتمل أجهزة التلفزيون وأجهزة Ipad وأجهزة التحكم الافتراضية على هذه المعالجات الدقيقة لأداء تعليمات ووظائف معقدة.

وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق ب 8085 معمارية المعالجات الدقيقة. أخيرًا من المعلومات الواردة أعلاه ، يمكننا استنتاج ذلك 8085 ميزات المعالج الدقيق هل هو معالج دقيق 8 بت ، محاط بـ 40 سنًا ، يستخدم + 5V جهد ​​إمداد للعملية. وهو يتألف من مؤشر مكدس 16 بت وعداد برامج ومجموعات من 74 تعليمة وغير ذلك الكثير. هنا سؤال لك ما هو 8085 معالج دقيق محاكاة ؟