Intel 8085 - Intel 8085

Intel 8085

Вариант процессора Intel P8085AH-2 с черным пластиком и серебряными контактами
Общая информация
Запущен	Март 1976 г.
Снято с производства	2000 г.
Общий производитель (и)
Представление
Максимум. Тактовая частота процессора	3, 5 и 6 МГц
Ширина данных	8 бит
Ширина адреса	16 бит
Архитектура и классификация
Мин. размер элемента	3 мкм
Набор инструкций	8085
Физические характеристики
Транзисторы
Пакет (ы)
Розетки)
История
Предшественник	Intel 8080
Преемник	Intel 8086

Intel 8085 ( « восемьдесят-восемьдесят пять ») является 8-разрядным микропроцессором производства Intel и введен в марте 1976 г. Это Software- двоичное совместимо с более известной Intel 8080 только две инструкции минорной добавлена для поддержки его добавлены функции прерывания и последовательного ввода / вывода. Однако для этого требуется меньше схем поддержки, что позволяет создавать более простые и менее дорогие микрокомпьютерные системы.

Цифра 5 в номере детали подчеркивает тот факт, что 8085 использует один источник питания + 5 В (В) с использованием транзисторов в режиме истощения , а не требует необходимых источников питания +5 В, -5 В и +12 В. к 8080. Эта возможность соответствовала таковой у конкурирующего Z80 , популярного процессора на базе 8080, представленного годом ранее. Эти процессоры могут использоваться в компьютерах , работающих под управлением CP / M операционной системы .

8085 поставляется в 40-выводном DIP- корпусе. Чтобы максимизировать функции на доступных выводах, 8085 использует мультиплексированную шину адреса / данных (AD ^ 0-AD ^ 7). Однако для схемы 8085 требуется 8-битная адресная защелка, поэтому Intel изготовила несколько микросхем поддержки со встроенной адресной защелкой. К ним относятся 8755 с адресной защелкой, 2 КБ EPROM и 16 выводами ввода-вывода, а также 8155 с 256 байтами ОЗУ, 22 контактами ввода / вывода и 14-битным программируемым таймером / счетчиком. Мультиплексированная шина адреса / данных уменьшила количество дорожек на печатной плате между 8085 и такими микросхемами памяти и ввода-вывода.

И 8080, и 8085 затмил Zilog Z80 для настольных компьютеров, который занял большую часть рынка компьютеров CP / M, а также долю на быстрорастущем рынке домашних компьютеров в начале-середине 1980-х годов.

8085 проработал долгую жизнь в качестве контроллера, без сомнения, благодаря встроенному последовательному вводу / выводу и пяти приоритетным прерываниям, возможно, подобным микроконтроллерам функциям, которых не было у ЦП Z80. Разработанный в конце 1970-х годов для таких продуктов, как контроллер DECtape II и видеотерминал VT102 , 8085 служил для нового производства на протяжении всего срока службы этих продуктов. Обычно это превышало срок службы настольных компьютеров.

Описание

8085 - это обычная конструкция фон Неймана, основанная на Intel 8080. В отличие от 8080, он не мультиплексирует сигналы состояния на шину данных, но вместо этого 8-битная шина данных мультиплексируется с младшими восемью битами 16-битной адресной шины. чтобы ограничить количество выводов 40. Сигналы состояния обеспечиваются специальными сигнальными выводами управления шиной и двумя выделенными выводами идентификатора состояния шины с именами S0 и S1. Контакт 40 используется для питания (+5 В), а контакт 20 - для заземления. Штифт 39 используется как фиксирующий штифт. Процессор был разработан с использованием схемы nMOS , а более поздние версии "H" были реализованы в усовершенствованном процессе nMOS Intel под названием HMOS ("High-performance MOS"), первоначально разработанном для продуктов с быстрым статическим ОЗУ. Требуется только один 5-вольтовый источник питания, как у конкурирующих процессоров, в отличие от 8080. 8085 использует примерно 6500 транзисторов .

8085 включает в себя функции 8224 (тактовый генератор) и 8228 (системный контроллер) на кристалле, повышая уровень интеграции. Обратной стороной по сравнению с аналогичными современными конструкциями (такими как Z80) является тот факт, что шины требуют демультиплексирования; однако защелки адреса в микросхемах памяти Intel 8155, 8355 и 8755 позволяют прямой интерфейс, так что 8085 вместе с этими микросхемами представляет собой почти полную систему.

8085 имеет расширения для поддержки новых прерываний, с тремя маскируемыми векторными прерываниями (RST 7.5, RST 6.5 и RST 5.5), одним немаскируемым прерыванием (TRAP) и одним прерыванием, обслуживаемым извне (INTR). Каждое из этих пяти прерываний имеет отдельный вывод на процессоре, что позволяет простым системам избежать затрат на отдельный контроллер прерываний. Прерывание RST 7.5 запускается (фиксируется) фронтом, в то время как RST 5.5 и 6.5 чувствительны к уровню. Все прерывания разрешены инструкцией EI и запрещены инструкцией DI. Кроме того, инструкции SIM (установка маски прерывания) и RIM (чтение маски прерывания), единственные инструкции 8085, которые не относятся к конструкции 8080, позволяют индивидуально маскировать каждое из трех маскируемых прерываний RST. Все три маскируются после нормального сброса ЦП. SIM и RIM также позволяют считывать глобальное состояние маски прерывания и три независимых состояния маски прерывания RST, считывать состояния ожидания-прерывания тех же трех прерываний, сбрасывать триггер-защелку RST 7.5 (отмена ожидающее прерывание без его обслуживания), а также последовательные данные, которые должны быть отправлены и получены через выводы SOD и SID, соответственно, все под программным управлением и независимо друг от друга.

SIM и RIM выполняются за четыре тактовых цикла (T-состояния), что позволяет производить выборку SID и / или переключать SOD значительно быстрее, чем возможно переключать или дискретизировать сигнал через любой порт ввода-вывода или отображаемый в память порт, например, один порта 8155. (Таким образом, SID можно сравнить с выводом SO ["Set Overflow"] процессора 6502, современника 8085.)

Как и 8080, 8085 может поддерживать более медленную память посредством генерируемых извне состояний ожидания (вывод 35, READY) и имеет условия для прямого доступа к памяти (DMA) с использованием сигналов HOLD и HLDA (выводы 39 и 38). Усовершенствованием по сравнению с 8080 является то, что 8085 может сам управлять пьезоэлектрическим кристаллом, непосредственно подключенным к нему, а встроенный тактовый генератор генерирует внутренние двухфазные тактовые сигналы высокой амплитуды на половине частоты кристалла (кристалл 6,14 МГц даст Тактовая частота 3,07 МГц, например). Внутренние часы доступны на выходном контакте, чтобы управлять периферийными устройствами или другими ЦП синхронно с ЦП, из которого выводится сигнал. 8085 также может быть синхронизирован с внешним генератором (что делает возможным использование 8085 в синхронных многопроцессорных системах с использованием общесистемных общих часов для всех ЦП, или для синхронизации ЦП с внешней ссылкой времени, такой как источник видеосигнала или высокоточная привязка времени).

8085 является двоично-совместимым продолжением 8080. Он поддерживает полный набор инструкций 8080 с точно таким же поведением инструкций, включая все эффекты на флаги ЦП (за исключением операции AND / ANI, которая устанавливает AC флаг иначе). Это означает, что подавляющее большинство объектного кода (любой образ программы в ПЗУ или ОЗУ), который успешно работает на 8080, может работать непосредственно на 8085 без перевода или модификации. (Исключения включают критичный по времени код и код, который чувствителен к вышеупомянутой разнице в установке флага AC или различию в недокументированном поведении ЦП.) Время выполнения инструкций 8085 немного отличается от 8080 - некоторые 8-битные операции, включая INR, DCR и интенсивно используемая инструкция MOV r, r 'на один тактовый цикл быстрее, но инструкции, которые включают 16-битные операции, включая операции стека (которые увеличивают или уменьшают 16-битный регистр SP), обычно на один цикл медленнее. Конечно, возможно, что фактические 8080 и / или 8085 отличаются от опубликованных спецификаций, особенно в тонких деталях. (То же самое не относится к Z80.) Как уже упоминалось, только инструкции SIM и RIM были новыми для 8085.

Модель программирования

Регистры 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 (битовая позиция) Основные регистры А Флаги Р rogram S ОСТОЯНИЕ Вт Ord B C B D E D ЧАС L H (косвенный адрес) Индексные регистры SP S липкости Р ointer Счетчик команд ПК Р rogram С ounter Регистр статуса   S Z - AC - п - CY Флаги

Процессор имеет семь 8-битных регистров, доступных программисту, с именами A, B, C, D, E, H и L, где A также известен как аккумулятор. Остальные шесть регистров могут использоваться как независимые байтовые регистры или как три пары 16-битных регистров, BC, DE и HL (или B, D, H, как указано в документах Intel), в зависимости от конкретной инструкции. Некоторые инструкции используют HL как (ограниченный) 16-битный аккумулятор. Как и в 8080, к содержимому адреса памяти, на который указывает HL, можно обращаться как к псевдо-регистру M. Он также имеет 16-битный программный счетчик и 16-битный указатель стека на память (заменяющий внутренний стек 8008 ). Такие инструкции, как PUSH PSW, POP PSW, влияют на слово состояния программы (аккумулятор и флаги). В аккумуляторе хранятся результаты арифметических и логических операций, а биты регистра флагов (знак, ноль, вспомогательный перенос, четность и флаги переноса) устанавливаются или сбрасываются в соответствии с результатами этих операций. Флаг знака устанавливается, если результат имеет отрицательный знак (т.е. он устанавливается, если установлен бит 7 аккумулятора). Флаг вспомогательного или половинного переноса устанавливается, если произошел перенос с бита 3 на бит 4. Флаг четности устанавливается в 1, если четность (количество 1-битов) аккумулятора четная; если нечетное, оно сбрасывается. Нулевой флаг устанавливается, если результат операции был 0. Наконец, флаг переноса устанавливается, если произошел перенос из бита 7 аккумулятора (MSB).

Команды / инструкции

Как и во многих других 8-битных процессорах, для простоты все инструкции кодируются одним байтом (включая номера регистров, но исключая непосредственные данные). За некоторыми из них следует один или два байта данных, которые могут быть непосредственным операндом, адресом памяти или номером порта. Команда NOP «нет операции» существует, но не изменяет ни один из регистров или флагов. Как и в более крупных процессорах, он имеет инструкции CALL и RET для многоуровневого вызова и возврата процедур (которые могут выполняться условно, например переходы) и инструкции для сохранения и восстановления любой 16-битной пары регистров в машинном стеке. Также есть восемь однобайтовых инструкций вызова (RST) для подпрограмм, расположенных по фиксированным адресам 00h, 08h, 10h, ..., 38h. Они предназначены для обеспечения внешнего оборудования для вызова соответствующей процедуры обслуживания прерывания, но также часто используются как быстрые системные вызовы. Одной из сложных инструкций является XTHL, которая используется для обмена регистровой пары HL со значением, хранящимся по адресу, указанному указателем стека.

8-битные инструкции

Все 8-разрядные арифметические и логические операции с двумя операндами (ALU) работают с 8-разрядным аккумулятором (регистром A). Для 8-битных операций с двумя операндами другим операндом может быть либо непосредственное значение, либо другой 8-битный регистр, либо ячейка памяти, адресуемая 16-битной парой регистров HL. Единственными 8-битными операциями ALU, которые могут иметь место назначения, отличное от аккумулятора, являются унарные инструкции увеличения или уменьшения, которые могут работать с любым 8-битным регистром или с памятью, адресуемой HL, как для 8-битных операций с двумя операндами. Прямое копирование поддерживается между любыми двумя 8-битными регистрами и между любым 8-битным регистром и ячейкой памяти с HL-адресом с использованием инструкции MOV. Непосредственное значение также можно переместить в любое из вышеперечисленных пунктов назначения с помощью инструкции MVI. Из-за регулярного кодирования инструкции MOV (с использованием почти четверти всего пространства кода операции) существуют избыточные коды для копирования регистра в себя (например, MOV B, B ), которые мало используются, за исключением задержек. Однако то, что было бы копией из ячейки с адресом HL в себя (т. Е. MOV M, M ), вместо этого кодирует команду HLT , останавливая выполнение до тех пор, пока не произойдет внешний сброс или немаскированное прерывание.

16-битные операции

Хотя 8085 является 8-битным процессором, он выполняет некоторые 16-битные операции. Любая из трех пар 16-битных регистров (BC, DE, HL или SP) может быть загружена немедленным 16-битным значением (с использованием LXI), увеличена или уменьшена (с использованием INX и DCX) или добавлена ​​к HL (с помощью DAD). ). LHLD загружает HL из непосредственно адресуемой памяти, а SHLD также сохраняет HL. Операция XCHG меняет значения HL и DE. Добавление HL к самому себе выполняет 16-битный арифметический сдвиг влево с помощью одной инструкции. Единственная 16-битная инструкция, которая влияет на любой флаг, - это DAD (добавление BC, DE, HL или SP к HL), которая обновляет флаг переноса, чтобы облегчить 24-битное или большее сложение и сдвиг влево. Добавление указателя стека в HL полезно для индексации переменных в (рекурсивных) кадрах стека. Кадр стека может быть выделен с помощью DAD SP и SPHL, а переход к вычисленному указателю может быть выполнен с помощью PCHL. Эти возможности позволяют компилировать такие языки, как PL / M , Pascal или C, с 16-битными переменными и создавать машинный код 8085. Вычитание и побитовые логические операции над 16 битами выполняются с 8-битными шагами. Операции, которые должны быть реализованы программным кодом (библиотеки подпрограмм), включают сравнение целых чисел со знаком, а также умножение и деление.

Недокументированные инструкции

Ряд недокументированных инструкций и флагов были обнаружены двумя инженерами-программистами, Вольфгангом Денхардтом и Вилли М. Соренсеном в процессе разработки ассемблера 8085. Эти инструкции используют 16-битные операнды и включают в себя косвенную загрузку и сохранение слова, операции вычитания, сдвига, поворота и смещения.

Схема ввода / вывода

В 8085 поддерживает до 256 ввода / вывода (I / O) порты, доступ через выделенный вход / выход инструкции фиксация адреса портов в качестве операндов. Эта схема отображения ввода / вывода рассматривается как преимущество, поскольку она освобождает ограниченное адресное пространство процессора. Инструкции IN и OUT используются для чтения и записи данных порта ввода / вывода. В цикле шины ввода-вывода 8-битный адрес ввода-вывода выводится ЦП как на нижней, так и на верхней половинах 16-битной адресной шины.

Доступ к устройствам ввода-вывода с отображением памяти также можно получить с помощью инструкций LDA (накопитель нагрузки с 16-битного адреса) и STA (сохранение накопителя по указанному 16-битному адресу) или любых других инструкций, которые имеют операнды памяти.

Система развития

Intel произвела серию систем разработки для 8080 и 8085, известных как микропроцессорная система MDS-80. Исходная система разработки имела процессор 8080. Позже была добавлена ​​поддержка 8085 и 8086, включая ICE ( внутрисхемные эмуляторы ). Это большая и тяжелая настольная коробка размером около 20 дюймов (в корпоративном синем цвете Intel), которая включает в себя центральный процессор, монитор и один 8-дюймовый дисковод для гибких дисков. Позже появилась внешняя коробка с еще двумя гибкими дисками. Он работает под управлением операционной системы ISIS, а также может управлять модулем эмулятора и внешним программатором EPROM . В этом устройстве используется каркас для карт Multibus, который был предназначен только для системы разработки. Было продано удивительное количество запасных каркасов для карт и процессоров. что привело к развитию Multibus как отдельного продукта.

Более поздний iPDS представляет собой портативное устройство размером около 8 дюймов x 16 дюймов x 20 дюймов с ручкой. Он имеет небольшой зеленый экран, клавиатуру, встроенную в верхнюю часть, 5-дюймовый дисковод для гибких дисков и работает под управлением ISIS-II. Система также может принимать второй процессор 8085, что обеспечивает ограниченную форму многопроцессорной работы, при которой оба процессора работают одновременно и независимо. Экран и клавиатура могут переключаться между ними, что позволяет собирать программы на одном процессоре (большие программы требовали некоторое время), в то время как файлы редактируются в другом.Он имеет вариант пузырьковой памяти и различные программные модули, включая EPROM, и программные модули Intel 8048 и 8051, которые вставляются сбоку, заменяя программаторы автономных устройств. В дополнение к 8080 / 8085, Intel выпустила ряд компиляторов, в том числе для PL / M-80 и Pascal , а также набор инструментов для связывания и статического определения местоположения программ, позволяющих записывать их в EPROM и использовать во встроенных системах .

Более дешевая плата "MCS-85 System Design Kit" (SDK-85) содержит ЦП 8085, ПЗУ 8355, содержащее программу монитора отладки, ОЗУ 8155 и 22 порта ввода / вывода, шестнадцатеричную клавиатуру 8279 и 8-значное 7 -сегментный светодиод и последовательный интерфейс TTY (телетайп) с токовой петлей на 20 мА. Доступны контактные площадки для еще одного СППЗУ 2K × 8 8755, а также можно дополнительно добавить 256-байтовое ОЗУ 8155, таймер / счетчик ввода-вывода. Все сигналы данных, управления и адреса доступны на двухконтактных разъемах, а также предоставляется большая область для прототипирования.

Список Intel 8085

Номер модели	Тактовая частота	Диапазон температур	Дата выпуска	Цена (долл. США)
8085-2	5 МГц
ID8085	3 МГц	Промышленные	Март / апрель 1979 г.	38,75 долл. США
M8085A	3 МГц	Военный	Март / апрель 1979 г.	110,00 долл. США

Приложения

Для широкого использования 8085 в различных приложениях микропроцессор снабжен набором команд, состоящим из различных инструкций, таких как MOV, ADD, SUB, JMP и т. Д. Эти инструкции написаны в форме программы, которая используется для выполнения различных такие операции, как ветвление, сложение, вычитание, побитовые логические операции и операции сдвига битов . Более сложные операции и другие арифметические операции должны быть реализованы в программном обеспечении. Например, умножение осуществляется с помощью алгоритма умножения .

Процессор 8085 использовался в нескольких ранних персональных компьютерах, например, в линейке TRS-80 Model 100 использовался процессор 80C85 (MSM80C85ARS) производства OKI. Версия CMOS 80C85 процессора NMOS / HMOS 8085 выпускается несколькими производителями. В Советском Союзе был разработан клон 80C85 под обозначением IM1821VM85A ( русский : ИМ1821ВМ85А ), который в 2016 году все еще производился. Некоторые производители предоставляют варианты с дополнительными функциями, такими как дополнительные инструкции. Радиан твердолобый версия 8085 была в процессорах инструмент данных на борту для нескольких НАСА и ЕКА космических физических миссий в 1990 - х и начале 2000 - х годов, в том числе CRRES , Полярный , БЫСТРО , кластер , Хесси , на Соджорнер Mars Rover и ТЕМИС . Швейцарская компания SAIA использовала 8085 и 8085-2 в качестве ЦП своей линейки программируемых логических контроллеров PCA1 в 1980-х годах.

Компания Pro-Log Corp. поместила 8085 и поддерживающее оборудование на карту формата шины STD, содержащую ЦП, ОЗУ, разъемы для ПЗУ / СППЗУ, ввода-вывода и интерфейсы внешней шины. Входящая в комплект эталонная карта набора команд использует совершенно другую мнемонику для ЦП Intel 8085. Этот продукт был прямым конкурентом карт Intel Multibus .

• Вторые источники Intel 8085
• 

  AMD Am9085

• 

  Митсубиси M5L8085

• 

  NEC μPD8085

• 

  НЗПП Новосибирск ИМ1821ВМ85 (СССР)

• 

  OKI M80C85

• 

  Siemens SAB8085

• 

  Toshiba TMP8085

Семейство MCS-85

Процессор 8085 - это часть семейства микросхем, разработанных Intel для построения законченной системы. Многие из этих микросхем поддержки также использовались с другими процессорами. В оригинальном ПК IBM на базе процессора Intel 8088 использовалось несколько таких микросхем; эквивалентные функции сегодня предоставляют микросхемы СБИС , а именно микросхемы « Южный мост ».

Образовательное использование

Во многих инженерных школах процессор 8085 используется на вводных курсах по микропроцессору. Наборы обучающих программ, состоящие из печатной платы 8085 и вспомогательного оборудования, предлагаются различными компаниями. Эти комплекты обычно включают полную документацию, позволяющую студенту перейти от пайки к программированию на ассемблере за один курс. Кроме того, учащемуся легко понять архитектуру и набор инструкций 8085. Версии Shared Project одноплатных компьютеров на базе 8085 для учебных заведений и хобби указаны ниже в разделе «Внешние ссылки» данной статьи.

Симуляторы

Для микропроцессора 8085 доступны программные имитаторы, которые позволяют моделировать выполнение кодов операций в графической среде.

Смотрите также

• IBM System / 23 Datamaster познакомила разработчиков IBM с микросхемами поддержки 8085, используемыми в IBM PC .

Примечания

использованная литература

дальнейшее чтение

Книги

• Уильям Столлингс Компьютерная организация и архитектура: проектирование для производительности 8-е изд. Prentice Hall, 2009 ISBN  0-13-607373-5
• Abhishek Yadav Microprocessor 8085, 8086 Firewall Media, 2008 ISBN  81-318-0356-2
• Архитектура микропроцессора Рамеша Гаонкара , программирование и приложения с ISBN  8085 Penram International Publishing 81-87972-09-2
• Билл Детвилер Тэнди TRS-80 Model 100 Teardown Tech Republic, 2011 Интернет
• 8080A / 8085 Программирование на языке ассемблера ; 1-е изд; Лэнс Левенталь; Адам Осборн и партнеры; 495 страниц; 1978. (архив)
• Методы взаимодействия с микропроцессором ; 3-е изд; Родней Закс и Остин Лизи; Sybex; 466 страниц; 1979; ISBN  978-0-89588-029-1 . (архив)
• Понимание микропроцессоров 8085/8086 и периферийных ИС с помощью вопросов и ответов ; 2-е изд; SK Sen; Издательство New Age International Publishers; 303 страницы; 2010; ISBN  978-8122429749 . (архив)

Справочные карты

• Эталонная карта Intel 8085 ; Саундби; 2 страницы. (архив)

внешние ссылки

Симуляторы:

• GNUSim8085 - симулятор, ассемблер, отладчик

Доски:

• Комплект для проектирования системы MCS-85 (SDK-85) - Intel
• Алтаиды
• SBC-85
• Минимакс
• Glitchworks
• OMEN Alpha