Intel 8085

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Intel 8085

Der Intel 8085 ist ein 1976 eingeführter 8-Bit-Mikroprozessor von Intel. Als Nachfolger des Intel 8080 war er zu diesem binär-kompatibel, integrierte jedoch Taktgenerator (8223) und Buscontroller (8228) und besaß eine leistungsfähigere Interrupt-Behandlung. Die 5 im Namen bezog sich auf den Fakt, dass der Prozessor nur eine 5-Volt-Betriebsspannung benötigte. Der 8085 war als CPU für Computersysteme nicht sehr erfolgreich, da er wie sein Vorgänger 8080 vom Zilog Z80 verdrängt wurde. Zum Einsatz kam der Chip in verschiedenen CP/M-Computern sowie als Microcontroller in Büroschreibmaschinen, aber auch im Rover der Marssonde Pathfinder. Zählt man jedoch die Mikrocontroller, Embedded Systems und Prozesssteuerungssysteme mit, so ist der 8085 der erfolgreichste Mikroprozessor aller Zeiten, von denen laut Intel im Jahr 2002 mehr produziert wurden als von allen anderen Nachfolgern zusammen.

[Bearbeiten] Technische Daten

• Taktfrequenz: 5 MHz (andere Versionen mit 2, 3 oder 6 MHz)
• Anzahl: Transistoren 6.500 bei 3 µ
• Datenbus: 8 Bit
• Adressbus: 16 Bit
• in der AH Version 20% weniger Stromverbrauch gegenüber dem normalen 8085
• Direkt adressierbarer Speicher von 64 KByte
• 1.3 µs Befehlszyklus (0.8 µs beim 8085AH-2 / 0.67µs beim 8085AH-1)
• 4 vektorisierte Interrupt-Inputs (einer davon ist nicht maskierbar und ein anderer ist ein 8080A-kompatibler Interrupt)
• Dezimale, binäre und doppelgenaue Arithmetik
• 40-Pin-DIL-Package

Neben dem Intel-Original wird der Prozessor auch von anderen Herstellern, teilweise mit verbesserten Werten, hergestellt.

[Bearbeiten] Aufbau

[Bearbeiten] Anschlussbelegung und Funktion

[Bearbeiten] Register

Die 8-Bit-Register können für 16-Bit-Befehle zu Registerpaaren zusammengenommen werden, dies sind A/FLAG, B/C, D/E und H/L. Die Bildung der Registerpaare ist bei den Stackbefehlen PUSH und POP und bei Adressierungs- und Adressrechnungsbefehlen bedeutsam.

Die allgemeinen Register B, C, D und E dienen im Wesentlichen den logischen und arithmetischen 8-Bit-Operationen, die auch mit den Registern H und L möglich sind, aber vermieden werden sollten. Die letztgenannten Register spielen bei den 16-Bit-Operationen eine gewisse Sonderrolle. Die Ergebnisse aller Operationen stehen im Akkumulator A.

[Bearbeiten] Registerpaare

Den Registerpaaren kommen dabei besondere Aufgaben zu, je nach der Art der Adressierung. So können die Registerpaare B/C und D/E benutzt werden, um in indizierter Adressierung Daten vom Arbeitspeicher zu lesen oder dorthin zu schreiben. Das Paar H/L erlaubt dies nicht, dafür kann es direkt adressiert selbst in den Arbeitsspeicher geschrieben werden, oder von dort gelesen. Ein weiterer Befehl erlaubt den direkten Austausch der Inhalte der Registerpaare D/E und H/L, ebenso den Austausch des Inhalts der aktuellen Stapelspitze (Stackpointer-Position) mit H/L, den Inhalt von H/L in den Stackpointer und auch den Inhalt von H/L in den Befehlszähler zu kopieren. Die Registerpaare können inkrementiert, dekrementiert und zum Registerpaar H/L addiert werden.

Die Technik mit den Registerpaaren wurde im Nachfolgemodell 8086 wesentlich ausgeweitet.

[Bearbeiten] Zustandsregister

Im Zustandsregister sind fünf der acht Bits belegt. Diese haben bei bedingten Sprüngen und Aufrufen die Aufgabe, zu entscheiden, ob eine Sprung- oder Aufrufbedingung erfüllt ist. Dies sind im einzelnen N (negativ) bzw. S (sign), Z (zero - Null), H (half carry - Halbübertrag) bzw. AC (Auxiliary Carry - Hilfsübertrag), P (parity - Parität) und C (Carry - Übertrag).

Gesetzt werden die Bits bei allen logischen und arithmetischen 8-Bit-Operationen, nicht jedoch bei Kopier- und Austauschbefehlen. Von den 16-Bit-Befehlen setzt nur die Addition eines Registerpaares zum Paar H/L das Carry-Bit. Wichtig bei Increment- und Decrement-Befehlen ist das Fehlen des C-Bits (Carry), bei 8-Bit-Operationen kann ein Überlauf nur mit dem Z-Bit (Zero) überprüft werden, bei 16-Bitoperationen nur durch nachgeschaltete OR-Befehle.

[Bearbeiten] Interruptregister

Die Belegung des Interruptregisters ist abhängig von Schreib- oder Lesezugriff und Betriebsart unterschiedlich. Das Register dient im Wesentlichen zur Abfrage und Überprüfung von Interruptzuständen und der Maskierung (Sperrung) einzelner Interrupts. Beim Schreiben (SIM-Befehl) in das Register muss Bit 6 immer 0 sein, um das Register zu verändern, darüber hinaus muss Bit 3 (MSE) auf 1 gesetzt sein, um die Interruptmaskierung in den Bits 0 bis 2 zu übernehmen.

[Bearbeiten] Interrupts und Reset

Gegenüber dem Vorgänger 8080 wurde die Interruptsteuerung deutlich erweitert. Neben dem ursprünglichen Interrupt (durch Interrupt-Controller gesteuert) verfügt der 8085 über vier weitere Interrupteingänge. Die vektorisierten Interrupts und der Reset steuern in 8085 feste Adressen an, ein Konzept, das bei den Nachfolgertypen aufgegeben wurde. Ab dem 8086 werden die Interruptadressen in einer Tabelle in den ersten 1024 Bytes gespeichert.

[Bearbeiten] Adressierung

Der 8085 verfügt über einen Adressraum von nur 64 KBytes für Speicher Zugriffe und 256 Adressen für Portzugriffe. Die Unterscheidung zwischen Speicher- und Portzugriff wird durch einen Ausgang IO/M' geregelt, der bei Portzugriffen liegt hier ein H an, bei Speicherzugriffen ein L. Als Besonderheit gilt, dass bei Portzugriffen die Portadresse sowohl an AD0 bis AD7 als auch an A8 bis A15 anliegen. Die niederwertigen 8 Bits der Adresse sind gemeinsam mit den Datenbus gemultiplext, das bedeutet, sie teilen sich die gleichen Anschlüsse AD0 bis AD7. Die höherwertigen 8 Bits haben eigene Anschlüsse A8 bis A15. Um anzuzeigen, dass eine gültige Adresse am Bus anliegt, gibt der Prozessor am Ausgang ALE (Address Latch Enable) ein H aus. Die Adress kann dann in einem externen Speicher zwischengespeichert werden, dabei übernimmt ein negativ flankengetriggerter oder positiv pulsgetriggerter externer Speicherbaustein (meist ein D-Flipflop) den Inhalt von AD0 bis AD7 und gibt dies an die niederwertigen acht Bits des reinen Adressbusses aus. In manchen Schaltungen wird zur Verbesserung des Zeitverhaltens auch das höherwertige Adressbyte A8 bis A15 ebenfalls zwischengespeichert, auch wenn dies für den 8085 eigentlich nicht zwingend erforderlich ist. Über die Ausgänge S0 und S1 wird darüber hinaus der Status des laufenden Maschinenzykluses ausgegeben (siehe Tabelle oben). Durch externe Bausteine kann hiermit eine Adresserweiterung aufgebaut werden, die aber nicht an die Segmentsteuerung der Nachfolgemodelle heranreicht.

[Bearbeiten] Funktionsblockschaltbild

[Bearbeiten] Maschinenbefehle

[Bearbeiten] Befehlsaufbau

Ein Assembler-Programm besteht aus einer Folge von 8-Bit-Befehlen, in Ausnahmefällen auch Befehlen, die aus 2 aufeinanderfolgenden Bytes bestehen. Die Abarbeitung erfolgt stets sequentiell.Bei einer Wortbreite von 8 Bit sind maximal 256 verschiedene Befehle möglich, von denen beim 8085 aber nur 246 implementiert sind. Bei jedem Befehl enthält das erste Byte den Operationscode (Op-Code), ist also der Operator. Oft ist der Operand, also z. B. der Akkumulator, schon implizit enthalten, dann ist der ganze Befehl nur ein Byte lang. Der Befehl insgesamt kann aber auch 2 oder 3 Byte lang sein: 1-Byte-Befehl: Nur Operationscode 2-Byte-Befehl: Operationscode + Operand (8-Bit-Konstante oder 8-Bit-Portadresse) 3-Byte-Befehl: Operationscode + Operand (16-Bit-Konstante oder 16-Bit-Adresse). Der Befehlsablauf im Mikroprozessor entspricht dem von-Neumann-Schema. Zunächst wird der Befehl, auf den der Inhalt des Befehlszählregisters (Program Counter, PC, IC) zeigt, geholt und in den Befehlsdekoder gespeichert. Dort wird er dann dekodiert.

Ein Befehl benötigt 1 bis 5 Maschinenzyklen (Maschine Cycle, Operationszyklen) M1 - M5 Ein Maschinenzyklus besteht aus 3 bis 6 Taktzyklen (States, Operationschritte) T1 - T6

Je nach Befehl wird eine unterschiedliche Anzahl von Maschinenzyklen abgearbeitet. Dies wird im ersten Maschinenzyklus (Befehlsaufruf, FETCH-Zyklus) erkannt.

[Bearbeiten] Befehlszyklen, Maschinezyklen, Taktzyklen

Die Zeitspanne für einen Maschinezyklus beträgt etwa 3-6 Takte bei "alten" Mikroprozessoren. Typische Maschinenzyklen, die innerhalb eines Befehlszyklus auftreten können, sind:

1. Befehlsaufruf (OPCODE-Fetch)
2. Speicher lesen (Memory Read)
3. Speicher schreiben (Memory Write)
4. Stapelspeicher lesen (Stack pop)
5. Stapelspeicher einschreiben (Stack push)
6. Eingabe (Input)
7. Ausgabe (Output)

[Bearbeiten] Befehlsablauf

[Bearbeiten] Befehlssatz

[Bearbeiten] Betriebssystem MAT 85

Einstellung der Schnittstelle: COM 1, 4800, N, 8, 1

Monitor-Kommandos stellen Programmabläufe auf den Bildschirm dar oder ermöglicht den Dialog mit dem Rechner.

[Bearbeiten] Monitor-Kommandos

[Bearbeiten] Unterprogramme des Betriebssystems

Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Unterprogramme aus dem Betriebssystem können in eigenen Programmen verwendet werden. Um die in der Tabelle angegebenen namen der Unterprogramme in einem Programm mitbenutzen zu können, müssen diese Namen mit Hilfe der EQU-Anweisung vorher den zugehörigen adressen zugewiesen werden.

CALL 0055
DB 'A'    ; A wird ausgegeben

MVI  A,23  ; 23 Hexadezimal
CALL 005E  ; wird als 00100011 ausgegeben

MVI  A,23  ; 23 Hexadezimal
CALL 0061  ; wird als 35 ausgegeben

MVI  A,23  ; 23 Hexadezimal
MVI  C,1   ; binär auswählen
CALL 0064  ; wird als 00100011 ausgegeben

CALL 006D
DB 'Dies ist eine Uebung',00

CALL 0073
DB 'Text in neuer Zeile',00

PUSH PSW   ;Programmstatuswort (A, Flags) retten
PUSH D     ;D retten
CALL 0895  ;Zeitverzögerung
POP D      ;D wiederherstellen
POP PSW    ;Programmstatuswort (A, Flags) wiederherstellen

LXI D,Zahl1
LXI H,Zahl2
CALL CMP2

INR B
JZ ueberlauf
DCR B
JZ keine-Ziffer

[Bearbeiten] Beispielprogramm

Einfaches Programm mit Ein- und Ausgabe

; Ein Kommentar wir mit einem Semikolon bzw. Strichpunkt eingeleitet, der Text dahinter wird vom Assembler ignoriert
mark: ; eine Marke wird mit einem Doppelpunkt gekennzeichnet
           
star: IN 01       ;Einlesen des Ports 01
      OUT 02      ;Ausgabe am Port 02
      JMP star    ;Ruecksprung zum Programmanfang
      
            

Komplexeres Programm

Dieses Programm stellt ein kleines Lauflicht dar. Es lässt sich mit Bit D7 an der Eingabebaugruppe AN und AUS schalten. Mit Bit D6 wird die Rotationsrichtung festgelegt (rechts oder links) und mit Bit D0 kann man zwischen 2 Laufgeschwindigkeiten wählen. Pause sollte auf 0 und Bit D7 auf 1 gesetzt werden.

;Hauptprgramm
      MVI B,01    ;Anfangswert fuer Rotation
mei:  IN 01       ;Ein? (Bit D7=1?)
      ANI 80      ;Bitmaske fuer D7
      JZ mei      ;-->MEI, wenn nicht "EIN"
      MOV A,B     ;Lauflicht ansteuern
      OUT 02 
      IN 01       ;Linksrotation? (Bit D6=1?)
      ANI 40      ;Bitmaske fuer D6
      JZ rr       ;-->RR, wenn keine Linksrotation
      MOV A,B
      RLC         ;nächste Linksrotation
      MOV B,A
mv:   IN 01       ;schnelle Rotation? (Bit D0=1?)
      ANI 01      ;Bitmaske fuer Bit D0
      JZ ze2      ;-->ZE2, wenn langsam
      CALL ze1    ;sonst Unterprogramm ZE1 aufrufen
      JMP mei
            
;Rechtsrotation
rr:   MOV A,B
      RRC         ;nächste Rechtsrotation
      MOV B,A
      JMP mv

;Zeitschleife 1
ze1:  LXI D,0001  ;Z laden
mz1:  DCX D       ;Z:=Z-1
      MOV A,D     ;Z=0?
      ORA E  
      JNZ mz1     ;-->MZ1, wenn nicht 0
      RET         ;Rücksprung...

;Zeitschleife 2
ze2:  LXI D,0006  ;Z laden
mz2:  DCR D       ;Z:=Z-1
      MOV A,D     ;Z=0?
      ORA E  
      JNZ mz2     ;-->MZ2, wenn nicht 0
      JMP mei

Programm zum Speicher ausgeben

;Tabellen: 
      ;tab1
      ORA 0e100   ;Tabellenadresse
      DB 01,02,04,08,10,20,40,80,00
      ;tab2:
      ORG 0e200   ;Tabellenadresse
      DB 01,03,07,0F,1F,3F,7F,0FF,00

;Hauptprogramm
      ORA 0e000   ;Startadresse
      LXI SP,0fc32;Stackpointer mit der Adresse fc32 laden
                  ;eine Null muss bei Hex-Buchstaben vorangestellt werden
      LC          ;Labeltabelle löschen

;Programmfunktion: 
                  ;Marken bzw. Lables werden mit einem Doppelpunkt initialisiert
star: IN 01       ;Der Hex-Wert vom Eingabe Port mit der
                  ;Adresse 01 wird in den Akkumulator geladen
      ANI 01      ;UND-Verknüpfung des Hex-Wertes 01 mit dem Akku 
      JZ sch1     ;Wenn das Zero-Flag gesetzt ist, springe zur Marke "sch1"
      JNZ sch2    ;Wenn das Zero-Flag nicht gesetzt ist, springe zur Marke "sch2"

;1. Unterprogramm
sch1: LXI H,0e100 ;Lädt das Registerpaar HL mit der Adresse e100
loo1: MOV A,M     ;Der Wert der in der Speicherzelle steht, welche durch das Registerpaar
                  ;HL adressiert ist in den Akku
      ORA A       ;ODER-Verknüpfung des Akkus mit sich selbst
      JZ star     ;Wenn das Zero-Flag gesetzt ist, springe zur Marke "star"
      OUT 02      ;Der Inhalt des Akkus wird an den Ausgabeport übergeben
      INX H       ;Die Tabellenadresse in HL wird um den Wert 1 erhöht
      CALL 0895   ;UP-Aufruf
                  ;UP für eine Zeitschleife von 0,2 Sekunden
      JMP loo1    ;Programmbereich wiederholen, springe nach "loo1" 

;2. Unterprogramm
sch2: LXI H,0e200 ;Lädt das Registerpaar HL mit der Adresse E200
loo2: MOV A,M     ;Der Wert der in der Speicherzelle steht, welche durch das Registerpaar
                  ;HL adressiert ist in den Akku
      ORA A       ;ODER-Verknüpfung des Akkus mit sich selbst
      JZ star     ;Wenn das Zero-Flag gesetzt ist, springe zur Marke "star"
      OUT 02      ;Der Inhalt des Akkus wird an den Ausgabeport übergeben
      INX H       ;Die Tabellenadresse in HL wird um den Wert 1 erhöht
      CALL 0895   ;UP-Aufruf
                  ;UP für eine Zeitschleife von 0,2 Sekunden
      JMP loo2               ;Programmbereich wiederholen, springe nach "loo2"
      
stop: JMP stop    ;Endlosschleife, um bei einem Fehler das weiterlaufen des
                  ;Programmes zu verhindern.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Liste von Mikroprozessoren

[Bearbeiten] Weblinks

• Intel Museum