Microprocesoare Z80

Prezentarea generală a structurii unui microcalculator

Procesorul reprezintă realizarea cu cel mai mare impact asupra evoluţiei ulterioare a societăţilor industrializate. Uşurinţa implementarii diverselor aplicaţii, flexibilitatea privind conducerea proceselor, modularizarea aplicaţiilor, fiabilitatea ridicată, au contribuit la o utilizare pe scară largă a microprocesoarelor şi implicit la o scădere a preţului de cost a aplicaţiilor respective.

În acest context microprocesorul este dispozitivul electronic care însoţeşte aproape orice echipament de calcul sau instalaţie tehnologică. Rafinarea microprocesoarelor a aparut ca o necesitatea obiectivă datorită faptului că cerinţele impuse sistemelor de calcul au evoluat şi ele de asemenea într-o manieră naturală. O scurtă trecere în revistă a procesoarelor dezvăluie dinamica evoluţiei acestora şi creativitatea specialiştilor în acest domeniu. Reorganizarea modului de procesare împreună cu implementarea diferitelor mecanisme de calcul paralel au contribuit la creşterea puterii de prelucrare a procesoarelor.

Piaţa structurilor de calcul cunoaşte o mare diversitate şi pune în evidenţă faptul că specialiştii din acest domeniu sunt într-o continuă căutare de noi soluţii care să răspundă provocărilor prezentului şi viitorului.

Schema bloc a unui microcalculator realizata in jurul unui microprocesor este dată în cele ce urmează.

U. C. P. este componenta care guvernează activitatea întregului sistem executând programe care se află în memoria program (ROM, PROM, EPROM, EEPROM). Prin execuţia programului aflat în memoria program U.C.P.-ul procesează date cu scopul îndeplinirii unor cerinţe impuse într-un anumit domeniu de activitate.

Memoria program este utilizată de regulă pentru stocarea programelor care sunt executate de către U.C.P. În cazul PC-urilor, memoria program (EPROM) conţine un program ce

permite încărcarea unui alt program care la rândul său încarcă sistemul de operare. Memoriile program au evoluat de la memorii ROM care sunt scrise de către fabricant o singura dată, până la memorii EEPROM ce permit ştergerea şi programarea lor de mai multe ori pe cale electrică de către utilizator.

Memoria de date permite stocarea datelor care se pot modifica în timpul execuţiei programului. Memoria de date este de doua tipuri: memoria RAM – statică care nu necesită refreşarea informaţiei stocate şi memorii RAM – dinamice care necesită refreşarea informaţiei la un interval de aproximativ de 2ms.

Interfeţele pentru cuplarea perifericelor permit conectarea dispozitivelor externe la U.C.P. în vederea comunicării cu operatorul uman şi respectiv a editării unor documente privind anumite mărimi din proces.

Interfaţa de proces este utilizată pentru conectarea procesului la microcalculator.

Magistralele microsistemului permit transferul de informaţii între dispozitivele electronice ale microcalculatorului.

Unitatea centrală şi de prelucrare a

microprocesorului Z80

Microprocesorul Z80 reprezintă unul dintre cele mai performante procesoare organizate pe 8 biţi, fiind realizat într-o structură unitară şi dispunând de un set de instrucţiuni evoluat, comparativ cu celelalte procesoare pe 8 biţi.

Structura internă este dată în figura de mai jos.

Circuitele pentru decodificarea instrucţiunilor reprezintă componenta de bază a unui microprocesor având rolul de a interpreta (decodifica) instrucţiunile reţinute în registrul de instrucţiuni şi de a genera acele semnale de comandă (interne şi externe) care permit rezolvarea cerinţei specificată de către instrucţiunea care se execută la momentul curent.

Registrul de instrucţiuni menţine, un timp bine precizat, codul instrucţiunii în curs de execuţie la intrările circuitului pentru decodificarea instrucţiunilor.

Registrele unităţii centrale sunt memorii rapide care au rolul de a mări viteza de execuţie a instrucţiunilor şi de a creşte flexibilitatea în ceea ce priveşte implementarea algoritmilor. Registrele unităţii centrale mai conţin şi informaţii cum ar fi adresa de refreshare (registrul R), adresa memoriei stivă (registrul SP), partea high a adresei tabelei unde se află adresele rutinelor de tratare a întreruperilor (registrul I), etc.

Registrele tampon de date şi adrese au rolul de a menţine adresele şi datele pe magistralele de adrese şi date un interval de timp bine definit.

Unitatea aritmetico-logică (U.A.L.) reprezintă o altă componentă importantă a microprocesorului care are rolul de a executa operaţii aritmetice şi logice între operanzi ce se pot afla în registrele unităţii centrale sau în memoria sistemului.