Intel 8080

	Registry mikroprocesoru Intel 8080
	Univerzální registry ;
	Indexregistry ;
SP	Stack Pointer, ukazatel vrcholu zásobníku
	Programový čítač ;
PC	Program Counter, programový čítač
	Stavový registr

Intel 8080
	Mikroprocesor Intel C8080A
Specifikace
Kódové značení	Intel C8080
Návrh	Masatoshi Shima a Federico Faggin
Uvedení	duben 1974
Výrobci	Intel
Výrobní proces	NMOS 6 µm
Frekvence	2 až 3,125 MHz
Šířka datové sběrnice	8 bitů
Šířka adresní sběrnice	16 bitů
Instrukční sada	8080
Patice	40-pin DIP
Předchůdce	Intel 8008
Nástupce	Intel 8085; Zilog Z80; Intel 8086; Intel 8088

Intel 8080 je procesor firmy Intel, vyvinutý v roce 1974. Po několika měsících výroby byl nahrazen zdokonalenou verzí 8080A s posílenými výstupy. Obvykle se pod názvem 8080 myslí tato vylepšená verze, které se vyrobilo mnohonásobně více. Procesor byl slangově nazýván "BOBO".

Jedná se o 8bitový procesor technologie NMOS, s adresovatelným paměťovým prostorem 64 KB, 256 adresovatelnými V/V bránami. Taktovací frekvence procesoru je cca 1–2 MHz, čas potřebný k vykonání instrukce je minimálně 4 hodinové takty. Byl to jeden z nejrozšířenějších procesorů své doby, který měl široké využití od průmyslových aplikací po první domácí počítače.
Jeho přímý 8bitový nástupce je procesor Intel 8085, 16bitový nástupce je Intel 8086. Na procesor navazoval i procesor Z80 firmy Zilog.

Procesor byl často kopírován jinými výrobci. Vyráběl se například i v bývalém Československu pod označením – Tesla MHB8080A.

Specifikace

výrobní proces 4,5 μm (pro srovnání: intel Core i7 s architekturou Haswell – 22 nm)
4500 tranzistorů
0,64 MIPS
Vylepšená načítací logika NMOS.
Programovací jazyk Assembler zpětně kompatibilní s Intel 8008.
Teoreticky až 10× výkonnější než Intel 8008.
Používán v Altair 8800, ovládání světelných křižovatek, střely s plochou dráhou letu.
Potřebuje 6 podpůrných čipů proti 20 u 8008.

Vnitřní struktura 8080

Intel 8080 má jeden 8bitový akumulátorový registr (střadač pro aritmetické a logické/bitové operace) a 6 univerzálních 8bitových registrů. Registry jsou paměťová místa umístěná v mikroprocesoru.

Procesor umožňuje použití až 8 rutin obsluhy přerušení od V/V zařízení.

Procesor není úplně monolitický, k jeho činnosti jsou nutné dva pomocné obvody – generátor hodin Intel 8224 a řadič sběrnice Intel 8228. Pro vytvoření mikropočítače je potřeba celá sada nejméně 6 obvodů.

Univerzální registry

Většina aritmetických a logických instrukcí mikroprocesoru 8080 je jednoadresních – u binárních operací je vždy jeden operand ve střadači (akumulátoru), adresuje se pouze druhý operand. Výsledek se ukládá vždy do střadače.

Převážná většina instrukcí pracuje s 8bitovými daty. Několik málo instrukcí pracuje šestnáctibitovými daty uloženými ve dvojicích registrů BC, DE a HL.

Indexové a ukazatelové registry

Ukazatel zásobníku

Zásobník (stack) slouží k ukládání adres pro návrat z podprogramů a přerušení. Lze jej používat i pro ukládání mezivýsledků. Na rozdíl od předchozích typů procesorů Intel může být zásobník umístěn kdekoli v paměti RAM. Vrchol zásobníku je adresován registrem SP. Zásobník roste k nižším adresám. Do zásobníku se ukládá vždy dvojice bytů. Registr SP (stack pointer) obsahuje adresu poslední uložené položky. Při ukládání na zásobník (instrukce PUSH), se před uložením každého z dvojice bytů SP dekrementuje – zmenšuje o 1. Naopak při čtení ze zásobníku (instrukce POP) je po přečtení každého ze dvojice bytů ukazatel inkrementován – zvýšen o 1.

Programový čítač

Registr PC obsahuje adresu další programové instrukce, která se má provést. Po přečtení každého bytu instrukce je automaticky inkrementován (zvýšen o 1), pokud je načtena instrukce skoku, je následně přepsán novou adresou.

Pomocné registry

W, Z – jsou nepřístupné programátorovi, využívají se pro vnitřní potřebu CPU při vykonávání instrukcí.

Strojové instrukce

Slovo mikroprocesoru Intel 8080 má 8 bitů. Oproti mikroprocesoru Intel 8008 však instrukční sada 8080 obsahuje i instrukce pro práci se 16bitovými daty, které používají dvojice registrů B+C, D+E, H+L, SP, případně A+příznaky a výrazně zjednodušují především práci s adresami. Instrukční sada se vyznačuje velmi nízkou ortogonalitou:

Většinu unárních operací lze provádět pouze s akumulátorem (registr A); u binárních operací je jeden z operandů vždy v registru A a výsledek se ukládá také do registru A.
Se 16bitovými registry lze provádět pouze operace načtení konstanty (LXI), zvětšení o 1 (inkrement, INX), zmenšení o jedničku (dekrement, DCX), sčítání DAD (jeden operand a výsledek je vždy v HL, druhý operand je BC, DE, HL nebo SP), uložení na zásobník (PUSH) a vyzvednutí ze zásobníku (POP).
Intel 8080 používá pouze přímé adresování; nejbohatší využití má použití adresy uložené ve dvojici registrů HL; v instrukcích se takový operand označuje jako pseudoregistr M.
Obsah registru A lze načíst (kromě adresy uložené v HL) z adresy zadané přímou adresou nebo z adresy uložené ve dvojici registrů BC nebo DE; stejné možnosti jsou i pro zapsání obsahu registru A do paměti.
Intel 8080 má instrukce pro přehození obsahu 16bitových registrů DE a HL, pro přehození 16bitového slova na vrcholu zásobníku s HL a instrukce pro naplnění registrů SP nebo PC z HL (naplnění PC z HL odpovídá skoku na adresu uvedenou v HL).
Cíle skoků a volání procedur jsou zadávány jako absolutní 16bitové adresy, což vyžaduje relokaci programu (změnu adresních konstant) při jeho zavedení na jinou adresu. Všechny instrukce skoků, volání procedur a návratů z procedury mají podmíněné verze, u kterých se skok provede pokud je nebo není nastaven jeden vybraný ze 4 aritmetických příznaků.
Pro vytvoření víceúrovňového systému přerušení je k dispozici 8 jednobytových instrukcí RST pro vyvolání podprogramu z jedné z 8 pevných adres.

Délka instrukcí závisí na přítomnosti konstant v instrukci. Instrukce neobsahující konstantu jsou jednobytové, instrukce obsahující osmibitovou konstantu (osmibitovou přímou hodnotu nebo číslo V/V portu) jsou dvoubytové, instrukce obsahující 16bitovou konstantu (adresu, případně konstantu pro načtení do dvojice registrů) jsou tříbytové.

12 operačních kódů je nevyužitých. Tyto kódy využívají procesory Intel 8085 a Z80 pro rozšíření instrukční sady.

Strojový kód Intel 8080/8085
	_0	_1	_2	_3	_4	_5	_6	_7	_8	_9	_A	_B	_C	_D	_E	_F
0_	NOP 0	LXI B,w 1	STAX B 2	INX B 3	INR B 4	DCR B 5	MVI B,b 6	RLC 7	8	DAD B 9	LDAX B 10	DCX B 11	INR C 12	DCR C 13	MVI C,b 14	RRC 15
1_	16	LXI D,w 17	STAX D 18	INX D 19	INR D 20	DCR D 21	MVI D,b 22	RAL 23	24	DAD D 25	LDAX D 26	DCX D 27	INR E 28	DCR E 29	MVI E,b 30	RAR 31
2_	RIM^{[P 1]} 32	LXI H,w 33	SHLD w 34	INX H 35	INR H 36	DCR H 37	MVI H,b 38	DAA 39	40	DAD H 41	LHLD w 42	DCX H 43	INR L 44	DCR L 45	MVI L,b 46	CMA 47
3_	SIM^{[P 1]} 48	LXI SP,w 49	STA w 50	INX SP 51	INR M 52	DCR M 53	MVI M,b 54	STC 55	56	DAD SP 57	LDA w 58	DCX SP 59	INR A 60	DCR A 61	MVI A,b 62	CMC 63
4_	MOV B,B 64	MOV B,C 65	MOV B,D 66	MOV B,E 67	MOV B,H 68	MOV B,L 69	MOV B,M 70	MOV B,A 71	MOV C,B 72	MOV C,C 73	MOV C,E 74	MOV C,E 75	MOV C,H 76	MOV C,L 77	MOV C,M 78	MOV C,A 79
5_	MOV D,B 80	MOV D,C 81	MOV D,D 82	MOV D,E 83	MOV D,H 84	MOV D,L 85	MOV D,M 86	MOV D,A 87	MOV E,B 88	MOV E,C 89	MOV E,E 90	MOV E,E 91	MOV E,H 92	MOV E,L 93	MOV E,M 94	MOV E,A 95
6_	MOV H,B 96	MOV H,C 97	MOV H,D 98	MOV H,E 99	MOV H,H 100	MOV H,L 101	MOV H,M 102	MOV H,A 103	MOV L,B 104	MOV L,C 105	MOV L,E 106	MOV L,E 107	MOV L,H 108	MOV L,L 109	MOV L,M 110	MOV L,A 111
7_	MOV M,B 112	MOV M,C 113	MOV M,D 114	MOV M,E 115	MOV M,H 116	MOV M,L 117	HLT 118	MOV M,A 119	MOV A,B 120	MOV A,C 121	MOV A,E 122	MOV A,E 123	MOV A,H 124	MOV A,L 125	MOV A,M 126	MOV A,A 127
8_	ADD B 128	ADD C 129	ADD D 130	ADD E 131	ADD H 132	ADD L 133	ADD M 134	ADD A 135	ADC B 136	ADC C 137	ADC D 138	ADC E 139	ADC H 140	ADC L 141	ADC M 142	ADC A 143
9_	SUB B 144	SUB C 145	SUB D 146	SUB E 147	SUB H 148	SUB L 149	SUB M 150	SBB A 151	SBB B 152	SBB C 153	SBB D 154	SBB E 155	SBB H 156	SBB L 157	SBB M 158	SBB A 159
A_	ANA B 160	ANA C 161	ANA D 162	ANA E 163	ANA H 164	ANA L 165	ANA M 166	ANA A 167	XRA B 168	XRA C 169	XRA D 170	XRA E 171	XRA H 172	XRA L 173	XRA M 174	XRA A 175
B_	ORA B 176	ORA C 177	ORA D 178	ORA E 179	ORA H 180	ORA L 181	ORA M 182	ORA A 183	CMP B 184	CMP C 185	CMP D 186	CMP E 187	CMP H 188	CMP L 189	CMP M 190	CMP A 191
C_	RNZ 192	POP B 193	JNZ w 194	JMP w 195	CNZ w 196	PUSH B 197	ADI b 198	RST 0 199	RZ 200	RET 201	JZ w 202	203	CZ w 204	CALL w 205	ACI b 206	RST 1 207
D_	RNC 208	POP D 209	JNC w 210	OUT b 211	CNC w 212	PUSH D 213	SUI b 214	RST 2 215	RC 216	217	JC w 218	IN b 219	CC w 220	221	SBI b 222	RST 3 223
E_	RPO 224	POP H 225	JPO w 226	XTHL 227	CPO w 228	PUSH H 229	ANI b 230	RST 4 231	RPE 232	PCHL 233	JPE w 234	XCHG 235	CPE w 236	237	XRI b 238	RST 5 239
F_	RP 240	POP PSW 241	JP w 242	DI 243	CP w 244	PUSH PSW 245	ORI b 246	RST 6 247	RM 248	SPHL 249	JM w 250	EI 251	CM w 252	253	CPI b 254	RST 7 255
	_0	_1	_2	_3	_4	_5	_6	_7	_8	_9	_A	_B	_C	_D	_E	_F

Ukázka kódu

Následující zdrojový kód v jazyce symbolických adres procesoru Intel 8080 je procedura MEMCPY pro kopírování bloku dat zadané délky z jednoho místa v paměti na jiné.

        ; memcpy --
        ; Zkopíruje blok paměti z jednoho místa na jiné.
        ;
        ; Vstupní parametry
        ;      SRC - Adresa zdrojového bloku
        ;      DST - Adresa cílového bloku
        ;      CNT - Počet bytů, které se mají kopírovat

SRC DW 0
DST DW 0
CNT DW 0

        ORG     400h
MEMCPY:
        LHLD    CNT     ;HL <- (CNT)
        MOV     B,H
        MOV     C,L     ;BC <- (CNT)
        LHLD    DST     ;HL <- (DST)
        XCHG            ;DE <- (DST)
        LHLD    SRC     ;HL <- (SRC)
MEMCLO:
        MOV     A,B
        ORA     C       ;Jestliže BC = 0,
        RZ              ;  pak návrat
        MOV     A,M     ;A <- (HL)
        STAX    D       ;(DE) <- A
        INX     H       ;HL <- HL + 1
        INX     D       ;DE <- DE + 1
        DCX     B       ;BC <- BC - 1
        JMP     MEMCLO  ;Další průchod cyklem

        END

Odkazy

Poznámky

↑ ^a ^b Instrukce dostupné pouze na Intel 8085

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Intel 8080 na Wikimedia Commons

8080/Z80 Instruction Set

[I8085-1] Instrukce dostupné pouze na Intel 8085

[P 1]