CPU 架構

微處理器與傳統計算機中使用的中央處理器 (CPU) 同義。微處理器 (MPU) 充當執行以下任務的裝置或裝置組。

與外圍裝置通訊
提供定時訊號
直接資料流
根據記憶體中的指令執行計算機任務

8085 微處理器

8085 微處理器是一個 8 位通用微處理器，能夠定址 64k 的記憶體。該處理器有 40 個引腳，需要 +5 V 單電源和 3 MHz 單相時鐘。

框圖

算術邏輯單元 (ALU)

ALU 執行微處理器的計算功能。它包括累加器、臨時暫存器、算術和邏輯電路以及五個標誌。結果儲存在累加器和標誌中。

框圖

累加器

它是一個 8 位暫存器，是 ALU 的一部分。該暫存器用於儲存 8 位資料並在執行算術和邏輯運算時使用。運算結果儲存在累加器中。

圖表

標誌

標誌是可程式設計的。它們可用於透過指令儲存和傳輸來自暫存器的資料。ALU 包含五個觸發器，根據累加器和其他暫存器中的資料條件進行設定和復位。

S（符號）標誌 - 算術運算執行後，如果結果的位 D₇ 為 1，則設定符號標誌。它用於有符號數。在給定的位元組中，如果 D₇ 為 1，則表示負數。如果為零，則表示正數。
Z（零）標誌 - 如果 ALU 運算結果為 0，則設定零標誌。
AC（輔助進位）標誌 - 在算術運算中，當由數字 D3 生成進位並傳遞到數字 D₄ 時，設定 AC 標誌。此標誌僅在內部 BCD 運算中使用。
P（奇偶校驗）標誌 - 算術或邏輯運算後，如果結果中 1 的個數為偶數，則設定標誌。如果 1 的個數為奇數，則復位標誌。
C（進位）標誌 - 如果算術運算結果有進位，則設定進位標誌，否則復位。

暫存器部分

它基本上是一個儲存裝置，並透過使用指令傳輸來自暫存器的資料。

堆疊指標 (SP) - 堆疊指標也是一個 16 位暫存器，用作記憶體指標。它指向讀/寫記憶體中稱為堆疊的記憶體位置。在程式執行期間，有時需要將資料儲存到堆疊中。堆疊的起始位置是透過在堆疊指標中載入一個 16 位地址來定義的。
程式計數器 (PC) - 此 16 位暫存器處理第四個操作以順序執行指令。此暫存器也是記憶體指標。記憶體位置具有 16 位地址。它用於儲存執行地址。程式計數器的功能是從要從中提取下一個位元組的記憶體地址指向。
儲存暫存器 - 這些暫存器在程式執行期間儲存 8 位資料。這些暫存器被標識為 B、C、D、E、H、L。它們可以組合成暫存器對 BC、DE 和 HL 以執行某些 16 位操作。

時間和控制部分

此單元負責根據時鐘脈衝同步微處理器操作，並生成微處理器與外圍裝置之間平滑通訊所需的控制訊號。RD 訊號和 WR 訊號是同步脈衝，指示資料是否在資料匯流排上可用。控制單元負責控制微處理器、記憶體和外圍裝置之間的資料流。

引腳圖

所有訊號可分為六組

序號	組	描述
1	地址匯流排	8085 微處理器有 8 條訊號線 A₁₅ - A₈，它們是單向的，用作高位地址匯流排。
2	資料匯流排	訊號線 AD7 - AD0 是雙向的，用於雙重用途。它們用作低位地址匯流排以及資料匯流排。
3	控制訊號和狀態訊號	控制訊號 RD 訊號 - 這是一個讀控制訊號（低電平有效）。如果它處於活動狀態，則記憶體讀取資料。 WR 訊號 - 這是一個寫控制訊號（低電平有效）。寫入選定的記憶體時，它處於活動狀態。狀態訊號 ALE（地址鎖存使能） - 當 ALE 為高電平時，8085 微處理器使用地址匯流排。當 ALE 為低電平時，8085 微處理器使用資料匯流排。 IO/M 訊號 - 這是一個狀態訊號，用於區分 I/O 和記憶體操作。當它為高電平時，表示 I/O 操作；當它為低電平時，表示記憶體操作。 S₁ 和 S₀ - 這些狀態訊號類似於 I/O 和記憶體訊號，可以識別各種操作，但在小型系統中很少使用。
4	電源和頻率訊號	V_cc - +5v 電源。 V_ss - 接地參考。 X1, X2 - 晶體連線在這兩個引腳上。頻率在內部除以二，以 3 MHz 執行系統，晶體的頻率應為 6 MHz。 CLK out - 此訊號可用作其他裝置的系統時鐘。
5	外部啟動訊號	INTR（輸入） - 中斷請求。 INTA 訊號（輸出） - 它用作中斷應答。 TRAP（輸入） - 這是一個不可遮蔽中斷，具有最高優先順序。 HOLD（輸入） - 用於暫停正在執行的程式。 HLDA（輸出） - 保持應答。 READY（輸入） - 此訊號用於延遲微處理器讀或寫週期，直到響應緩慢的外圍裝置準備好接收或傳送資料。 RESET IN 訊號 - 當此引腳上的訊號變低時，程式計數器設定為零，匯流排變為高阻態，MPU 復位。 RESET OUT - 此訊號指示 MPU 正在復位。該訊號可用於復位其他裝置。 RST 7.5、RST 6.5、RST 5.5（請求中斷）− 用於將程式控制轉移到特定的記憶體位置。它們的優先順序高於INTR中斷。
6	序列I/O埠	8085微處理器有兩個訊號來實現序列傳輸：序列輸入資料和序列輸出資料。

指令格式

每條指令都由計算機內部的一系列位表示。指令被分成稱為欄位的位組。指令的表達方式稱為指令格式。它通常以矩形框的形式表示。指令格式可以是以下型別。

變長指令格式

這些指令格式的指令長度根據操作碼和地址說明符而變化。例如，VAX指令的長度在1到53位元組之間變化，而X86指令的長度在1到17位元組之間變化。

格式

優點

這些格式具有良好的程式碼密度。

缺點

這些指令格式很難解碼和流水線化。

定長指令格式

在這種型別的指令格式中，所有指令的大小都相同。例如，MIPS、Power PC、Alpha、ARM。

格式

優點

它們易於解碼和流水線化。

缺點

它們的程式碼密度不高。

混合指令格式

在這種型別的指令格式中，我們有多種由操作碼指定的格式長度。例如，IBM 360/70、MIPS 16、Thumb。

格式

優點

這些格式在程式碼密度和指令解碼容易性之間進行了折衷。

定址方式

定址方式為處理器訪問給定資料的地址提供了不同的方法。操作資料儲存在記憶體位置中，每條指令都需要某些資料來進行操作。有各種技術可以指定資料的地址。這些技術稱為定址方式。

直接定址方式− 在直接定址方式中，運算元的地址在指令中給出，資料位於指令中提供的記憶體位置。我們將把這個資料移動到所需的位置。
間接定址方式− 在間接定址方式中，指令指定一個暫存器，該暫存器包含運算元的地址。內部RAM和外部RAM都可以透過間接定址方式訪問。
立即定址方式− 在立即定址方式中，直接資料在運算元中給出，並將資料移入累加器。它非常快。
相對定址方式− 在相對定址方式中，有效地址由索引模式使用程式計數器而不是通用處理器暫存器來確定。這種模式稱為相對定址方式。
索引定址方式− 在索引定址方式中，運算元的有效地址是透過將內容值新增到暫存器的內容生成的。這種模式稱為索引定址方式。

列印頁面