Sisteme cu microprocesoare - proiect

Domeniul microprocesoarelor este unul dintre cele mai dinamice din industria calculatoarelor. Apărut în anii 1970, microprocesorul este un circuit capabil să efectueze funcţiile aritmetice şi de control ale unui calculator. Pe atunci un microprocesor era un circuit integrat pe scară largă (LSI), conţinând câteva mii de tranzistoare, pe o suprafaţă de aproximativ 5 mm2. Dezvoltarea microprocesoarelor a urmat dezvoltării circuitelor integrate, complexitatea acestora dublându-se practic în fiecare an.

În prezent s-a ajuns la câteva milioane de tranzistoare (6-9 milioane: Pentium II, AMD K6-2, Cyrix MII) pe o suprafaţă de câţiva milimetri pătraţi.Z80 este un procesor care nu se mai foloseşte în nici un calculator actual, iar viteza lui este foarte mică (5 MHz), comparativă cu frecvenţele procesoarelor actuale (sute de Mhz). Totuşi, mai este folosit şi acum, în concurenţă cu microcontrolerele, la realizarea unor sisteme de automatizare simple şi fără necesităţi prea mari de viteză. Z80 este un microprocesor pe 8 biţi, cu 16 linii de adresă.

In interiorul calculatoarelor toate informaţiile sunt reprezentate sub forma unor numere binare, sau sub forma unor grupe de biţi. Sistemul cel mai potrivit s-a dovedit a fi cel hexazecimal, cel care admite şaisprezece cifre distincte (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F).

Microprocesoarele nu sunt altceva decât unităţi centrale de calculator (CPU – Central Processing Unit) încorporate într-o singură capsulă de circuit integrat.Ele vor citi instrucţiunile unui program dintr-un bloc de memorie, le vor decodifica şi vor executa comenzile formulate în însuşi codul instrucţiunii.

Pentru a citi din blocul de memorie externă codul instrucţiunii ce urmează a fi executată, microprocesorul va trebui să genereze o adresă pe care o va pune la dispoziţie memoriei, până când din celula selectată pe baza acestei adrese va apare data cerută. Pentru a putea „menţine” starea liniilor de adresă pe durata întregii operaţii de citire, microprocesorul va trebui să posede un element memorator intermediar, pe care-l vom numi registrul tampon de adrese AB (Adress Buffer).

Informaţia codificată, citită din memorie o vom depune temporar, de asemenea într-un registru intermediar numit registrul tampon de date DB (Data Buffer). Liniile electrice pe care se va genera cuvântul binar de adresă le vom numi magistrala de adrese ABUS (Adess Bus), iar pe cele dedicate datelor citite/ scrise în memorie, magistrala de date DBUS (Data Bus).Z80 este un microprocesor pe 8 biţi, cu 16 linii de adresă.

In interiorul calculatoarelor toate informaţiile sunt reprezentate sub forma unor numere binare, sau sub forma unor grupe de biţi. Sistemul cel mai potrivit s-a dovedit a fi cel hexazecimal, cel care admite şaisprezece cifre distincte (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F). Structura internă a microprocesorului Z80, organizată pe blocuri funcţionale, este prezentată în figura alăturată. (UAL – Unitatea aritmetică şi logică;RI – Registrul de instrucţiuni;UCC – Unitatea de comandă şi control.)

Contorul program – PC (Program Counter) este un registru dublu, având lungimea de 16 biţi. El este destinat să memoreze adresa instrucţiunii ce urmează a fi executată. După ce se citeşte codul instrucţiunii curente din memorie conţinutul acestui registru este incrementat automat cu 1.

Indicatorul de stivă – SP ( Stack Pointer) este un registru dublu, având lungimea de 16 biţi. SP este un registru de adresare special, având aceeaşi lungime ca şi PC, el poate adresa întregul spaţiu de adrese de memorie: 0000- FFFF. La microprocesorul Z80, registrul SP organizează o stivă descrescătoare: la fiecare salvare se înscriu în memorie 2 octeţi (2 regiştrii simplii sau 1 registru dublu) şi conţinutul indicatorului de stivă este decrementat cu 2.