Geum.ru

Реферат по информатике Кафедра информатики сунц урГУ

Вид материалаРеферат
Центральные процессоры: Zilog Z80
Подобный материал:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   27

Центральные процессоры: Zilog Z80


Разработка микропроцессора Z80 фирмы Zilog базировалась на микропроцессорах 8080/8085 фирмы Intel, поэтому процессор Z80 совместим вверх с процессором 8085 по системе команд и машинному коду, т.е. он может выполнять любые программы, написанные для микропроцессора 8085. Например, ОС CP/M-80 может выполняться на любом из процессоров 8080, 8085, Z80. Но совместимость в обратном направлении достигается не всегда, прежде всего из-за наличия в процессоре Z80 дополнительных команд и регистров, а также других дополнительных возможностей.

Как и процессоры 8080/8085, процессор Z80 выпускался в 40-контактном корпусе с двумя рядами контактов. Имелось две модели процессора, отличающихся тактовой частотой: процессор Z80A работал на частоте 4 МГц, а процессор Z80B – на частоте 6 МГц. Линии адреса данных у него, в отличие от процессора 8085, не мультиплексируются, в связи с чем сокращено число линий управления и видов прерываний. Прерывания микропроцессора Z80 могут быть двух видов – маскируемое прерывание1 и немаскируемое прерывание.2 Вектор немаскируемого прерывания зафиксирован и равен шестнадцатеричному значению 0066. При сбросе (перезагрузке) процессора все его регистры, включая программный счётчик, обнуляются.

Внутренние регистры микропроцессора Z80 делятся на две идентичные группы из семи 8-битных рабочих регистров и 8-битного слова состояния процессора, два 16-битных индексных регистра,3 16-битные указатель стека и программный счётчик, 8-битный вектор маскируемого прерывания и 8-битный временный регистр регенерации динамических ЗУПВ. Каждая группа рабочих регистров аналогична набору рабочих регистров процессоров 8080/8085. Наличие двух наборов регистров значительно облегчает работу программиста при вызове подпрограммы или обработчика прерывания, потому что программист может использовать для них альтернативный набор регистров, избегая сохранения содержимого регистров основной программы в памяти (например, в стеке). Команды процессора Z80 позволяют работать только с регистрами первой группы, но при необходимости содержимое регистров обеих групп может быть обменяно местами.

Индексные регистры используются для более сложной косвенной адресации операндов в памяти, а вектор маскируемого прерывания задаёт младшие или старшие (в зависимости от текущего режима прерывания) 8 бит адреса процедуры обработки маскируемого прерывания. Существует три режима прерывания: в первом из них вектор маскируемого прерывания зафиксирован и равен шестнадцатеричному значению 0038, во втором – соответствует значению регистра вектора прерывания (старшие 8 бит адреса заполняются нулями), в третьем – старшие 8 бит адреса берутся из регистра вектора прерывания, а младшие вводятся в процессор устройством, вызвавшим прерывание. Перевод процессора из одного режима прерывания в другой осуществляется соответствующей командой.

Система команд микропроцессора Z80 совместима с системой команд процессора 8085, хотя используемые мнемоники команд различаются. Добавлены команды блоковых передач, проверки/установки отдельных бит операнда, работы с упакованным двоично-десятичным кодом, организации циклов, относительных переходов. Многие команды передачи данных поддерживают использование более широкого диапазона операндов.

У микропроцессора Z80 нет внутреннего генератора синхронизации, как у процессора 8085, поэтому требуется внешняя микросхема синхронизации. Наличие всего одного входа для маскируемых запросов прерываний вызывает необходимость объединять подключаемые к процессору устройства в приоритетную цепочку. Все вспомогательные микросхемы для процессора Z80, выпущенные фирмой Zilog, называются «Z80-тип микросхемы», например, Z80-PIO,4 Z80-DART.5 Применялись также микросхемы серии 74LS, выпускаемые, в частности, фирмой Texas Instruments: приёмопередатчик 74LS245, защёлки адреса 74LS367, 74LS125, 74LS373/74LS374, дешифратор адреса 74LS42.

Процессор Z80 использовался в персональном компьютере TRS-80 фирмы Tandy Radio Shack. Этот компьютер, практически в одиночку разработанный Стивеном Лейнинджером, продавался вместе с видеомонитором, клавиатурой, кассетным магнитофоном и кассетами, содержащими операционную систему CP/M-80 и прикладные программы. В сентябре 1977 г. компьютер был пущен в продажу и продавался в течение года по 10 тыс. экземпляров в месяц. Позже продажа персонального компьютера собранным и со всеми необходимыми компонентами стала естественной и привычной.

Кроме TRS-80, процессор Z80 также использовался в персональных компьютерах ZX80/81 и ZX-Spectrum английской фирмы Sinclair Radions Incorporated, которые получили столь большое распространение, что стали фактическим стандартом для 8-битных персональных систем, таким же, как IBM PC/XT/AT для 16-битных. По названию этих компьютеров 8-битные микропроцессорные системы стали называть «системами класса ZX-Spectrum», так же, как системы, построенные на микропроцессорах семейства Intel 80x86 или совместимых с ними, – «системами класса IBM PC». Компьютеры ZX81 производились до 1983 г., когда их цена в США составила $50, и дальнейшее их производство стало экономически невыгодным. Среди радиолюбителей Spectrum и его клоны распространены до сих пор.

Фирма Zilog выпустила семейство монокристальных микрокомпьютеров на базе микропроцессора Z80. В это семейство входят микросхемы Z8601, Z8602, Z8603, Z8611, Z8612, Z8613, Z8671. Они содержат 144 байт ЗУПВ, 0, 1, 2, 4 или 6 Кбайт ПЗУ, по 4 порта ввода-вывода, по два программируемых счётчика и по схеме последовательного интерфейса. В микросхему Z8671 также включён интерпретатор языка Бейсик, что делает её пригодной для использования в микрокалькуляторах, программируемых на этом языке.