Computer-logical-organization-cpu-architecture
CPUアーキテクチャ
マイクロプロセッシングユニットは、中央処理装置、従来のコンピューターで使用されるCPUと同義です。 マイクロプロセッサ（MPU）は、次のタスクを実行するデバイスまたはデバイスのグループとして機能します。
- 周辺機器と通信する
- タイミング信号を提供する
- 直接データフロー
- メモリ内の指示で指定されたコンピュータータスクを実行する
8085マイクロプロセッサー
8085マイクロプロセッサは、64kのメモリをアドレス指定できる8ビットの汎用マイクロプロセッサです。 このプロセッサには40個のピンがあり、+ 5 Vの単一電源と3 MHzの単相クロックが必要です。
ブロック図
ALU
ALUは、マイクロプロセッサの計算機能を実行します。 アキュムレータ、一時レジスタ、算術および論理回路、および5つのフラグが含まれます。 結果はアキュムレータとフラグに保存されます。
ブロック図
アキュムレータ
ALUの一部である8ビットのレジスタです。 このレジスタは、算術演算および論理演算を実行する際に、8ビットデータを格納するために使用されます。 操作の結果はアキュムレータに保存されます。
図
フラグ
フラグはプログラム可能です。 これらは、命令を使用してレジスタからのデータを保存および転送するために使用できます。 ALUには、アキュムレータおよびその他のレジスタのデータ条件に従って設定およびリセットされる5つのフリップフロップが含まれています。
- * S（符号）フラグ*-算術演算の実行後、結果のビットD〜7〜が1の場合、符号フラグが設定されます。 番号の署名に使用されます。 特定のバイトで、D〜7〜が1の場合、負の数を意味します。 ゼロの場合、正の数であることを意味します。
- * Z（ゼロ）フラグ*-ALU演算結果が0の場合、ゼロフラグが設定されます。
- * AC（補助キャリー）フラグ*-算術演算では、桁D3によって桁上げが生成され、桁D〜4〜に渡されると、ACフラグが設定されます。 このフラグは、BCD操作の内部でのみ使用されます。
- * P（パリティ）フラグ*-算術演算または論理演算の後、結果に偶数の1がある場合、フラグが設定されます。 奇数の1がある場合、フラグはリセットされます。
- * C（キャリー）フラグ*-算術演算の結果がキャリーの場合、キャリーフラグが設定され、それ以外の場合はリセットされます。
登録セクション
基本的にはストレージデバイスであり、命令を使用してレジスタからデータを転送します。
- スタックポインタ（SP）-スタックポインタは、メモリポインタとして使用される16ビットレジスタでもあります。 スタックと呼ばれる読み取り/書き込みメモリ内のメモリ位置を指します。 プログラムの実行の合間に、データがスタックに格納される場合があります。 スタックの先頭は、スタックポインターに16ビットアドレスを読み込むことで定義されます。
- プログラムカウンタ（PC）-この16ビットレジスタは、命令の実行を順序付けるための4番目の操作を処理します。 このレジスタはメモリポインタでもあります。 メモリ位置には16ビットアドレスがあります。 実行アドレスを保存するために使用されます。 プログラムカウンタの機能は、次のバイトをフェッチするメモリアドレスを指すことです。
- ストレージレジスタ-これらのレジスタは、プログラム実行中に8ビットデータを保存します。 これらのレジスタは、B、C、D、E、H、Lとして識別されます。 これらをレジスタペアBC、DE、およびHLとして組み合わせて、16ビット操作を実行できます。
時間と制御セクション
このユニットは、クロックパルスごとにマイクロプロセッサの動作を同期し、マイクロプロセッサと周辺機器デバイス間のスムーズな通信に必要な制御信号を生成します。 RDバーとWRバーの信号は、データバスでデータが利用可能かどうかを示す同期パルスです。 制御ユニットは、マイクロプロセッサ、メモリ、および周辺機器間のデータの流れを制御します。
PIN図
すべての信号は6つのグループに分類できます
| S.N. | Group | Description |
|---|---|---|
| 1 | Address bus | The 8085 microprocessor has 8 signal line, A15 - A8 which are uni directional and used as a high order address bus. |
| 2 | Data bus | The signal line AD7 - AD0 are bi-directional for dual purpose. They are used as low order address bus as well as data bus. |
| 3 | Control signal and Status signal |
Control Signal
状態信号
|
| 4 | *Power supply and frequency signal *a |
CLK out -この信号は、他のデバイスのシステムクロックとして使用できます。 |
| 5 | *Externally initiated signal *a |
RESET OUT -この信号は、MPUがリセットされていることを示します。 信号は、他のデバイスをリセットするために使用できます。
|
| 6 | Serial I/O ports | The 8085 microprocessor has two signals to implement the serial transmission serial input data and serial output data. |
命令フォーマット
各命令は、コンピューター内の一連のビットで表されます。 命令は、フィールドと呼ばれるビットのグループに分割されます。 命令の表現方法は、命令形式として知られています。 通常、長方形の箱の形で表されます。 命令の形式は次のタイプになります。
可変命令形式
これらは、命令の長さがオペコードとアドレス指定子に基づいて変化する命令形式です。 たとえば、VAX命令は1〜53バイト、X86命令は1〜17バイトです。
フォーマット
利点
これらの形式には、優れたコード密度があります。
欠点
これらの命令形式は、デコードとパイプライン化が非常に困難です。
固定命令形式
このタイプの命令形式では、すべての命令は同じサイズです。 たとえば、MIPS、Power PC、Alpha、ARM。
フォーマット
利点
デコードとパイプラインが簡単です。
欠点
彼らは良いコード密度を持っていません。
ハイブリッド命令形式
このタイプの命令形式では、オペコードで指定された複数の形式の長さがあります。 たとえば、IBM 360/70、MIPS 16、Thumb。
フォーマット
利点
これらのタイプのコード密度と命令の間のこれらの妥協は、解読が非常に簡単です。
アドレス指定モード
アドレス指定モードは、プロセッサに与えられたデータのアドレスにアクセスするさまざまな方法を提供します。 操作されたデータはメモリ位置に保存され、各命令は操作する必要のある特定のデータを必要としました。 データのアドレスを指定するさまざまな手法があります。 これらの手法は、アドレス指定モードと呼ばれます。
- 直接アドレス指定モード-直接アドレス指定モードでは、オペランドのアドレスは命令で指定され、データは命令で提供されるメモリ位置で使用可能です。 このデータを目的の場所に移動します。
- 間接アドレス指定モード-間接アドレス指定モードでは、命令はオペランドのアドレスを含むレジスタを指定します。 内部RAMと外部RAMの両方に、間接アドレス指定モードでアクセスできます。
- 即時アドレス指定モード-即時アドレス指定モードでは、アキュムレータ内のデータを移動するオペランドに直接データが与えられます。 とても速いです。
- 相対アドレッシングモード-相対アドレスモードでは、汎用プロセッサレジスタの代わりにプログラムカウンタを使用して、インデックスモードによって実効アドレスが決定されます。 このモードは相対アドレスモードと呼ばれます。
- インデックスアドレッシングモード-インデックスアドレスモードでは、オペランドの実効アドレスは、レジスタのコンテンツにコンテンツ値を追加することにより生成されます。 このモードは、インデックスアドレスモードと呼ばれます。
