El Intel 8085 (" ochenta y ochenta y cinco ") es un microprocesador de 8 bits producido por Intel y presentado en marzo de 1976. [2] Es compatible por software binario con el más famoso Intel 8080 con solo dos instrucciones menores agregadas a Admite sus funciones adicionales de interrupción y entrada/salida en serie. Sin embargo, requiere menos circuitos de soporte, lo que permite construir sistemas de microcomputadoras más simples y menos costosos. El "5" en el número de pieza destacó el hecho de que el 8085 utiliza una única fuente de alimentación de +5 voltios (V) mediante el uso de transistores en modo de agotamiento , en lugar de requerir los suministros de +5 V, −5 V y +12 V necesarios. por el 8080. Esta capacidad igualaba la de la competencia Z80 , una popular CPU derivada del 8080 presentada el año anterior. Estos procesadores podrían usarse en computadoras que ejecuten el sistema operativo CP/M .
El 8085 se suministra en un paquete DIP de 40 pines . Para maximizar las funciones en los pines disponibles, el 8085 utiliza un bus de dirección/datos multiplexado (AD 0 -AD 7 ). Sin embargo, un circuito 8085 requiere un pestillo de dirección de 8 bits, por lo que Intel fabricó varios chips de soporte con un pestillo de dirección incorporado. Estos incluyen el 8755, con un pestillo de dirección, 2 KB de EPROM y 16 pines de E/S, y el 8155. con 256 bytes de RAM, 22 pines de E/S y un temporizador/contador programable de 14 bits. El bus de datos/direcciones multiplexados redujo la cantidad de pistas de PCB entre el 8085 y dichos chips de memoria y E/S.
Tanto el 8080 como el 8085 fueron eclipsados por el Zilog Z80 para computadoras de escritorio, que se hizo cargo de la mayor parte del mercado de computadoras CP/M , así como de una parte del floreciente mercado de computadoras domésticas a principios y mediados de la década de 1980.
El 8085 tuvo una larga vida como controlador, sin duda gracias a su E/S serial incorporada y cinco interrupciones priorizadas, posiblemente características similares a las de un microcontrolador que la CPU Z80 no tenía. Una vez diseñado en productos como el controlador DECtape II y el terminal de video VT102 a fines de la década de 1970, el 8085 sirvió para nuevas producciones durante toda la vida útil de esos productos. Por lo general, esto era más largo que la vida útil de las computadoras de escritorio.
El 8085 es un diseño convencional de von Neumann basado en el Intel 8080. A diferencia del 8080, no multiplexa señales de estado en el bus de datos, sino que el bus de datos de 8 bits se multiplexa con los ocho bits inferiores del bus de direcciones de 16 bits. para limitar el número de pines a 40. Las señales de estado son proporcionadas por pines de señal de control de bus dedicados y dos pines de identificación de estado de bus dedicados llamados S0 y S1. El pin 40 se utiliza para la alimentación (+5 V) y el pin 20 para tierra. El pasador 39 se utiliza como pasador de retención. El procesador fue diseñado utilizando circuitos nMOS , y las versiones "H" posteriores se implementaron en el proceso nMOS mejorado de Intel llamado HMOS II ("MOS de alto rendimiento"), desarrollado originalmente para productos rápidos de RAM estática. [3] Sólo se necesita una única fuente de alimentación de 5 voltios, como los procesadores de la competencia y a diferencia del 8080. El 8085 utiliza aproximadamente 6500 transistores . [4]
El 8085 incorpora las funciones del 8224 (generador de reloj) y del 8228 (controlador del sistema) en chip, aumentando el nivel de integración. Una desventaja en comparación con diseños contemporáneos similares (como el Z80) es el hecho de que los autobuses requieren demultiplexación; sin embargo, los pestillos de dirección en los chips de memoria Intel 8155, 8355 y 8755 permiten una interfaz directa, por lo que un 8085 junto con estos chips es casi un sistema completo.
El 8085 tiene extensiones para admitir nuevas interrupciones, con tres interrupciones vectoriales enmascarables (RST 7.5, RST 6.5 y RST 5.5), una interrupción no enmascarable (TRAP) y una interrupción con servicio externo (INTR). Cada una de estas cinco interrupciones tiene un pin separado en el procesador, una característica que permite que los sistemas simples eviten el costo de un controlador de interrupciones separado. La interrupción RST 7.5 se activa por flanco (enclavada), mientras que RST 5.5 y 6.5 son sensibles al nivel. Todas las interrupciones excepto TRAP son habilitadas por la instrucción EI y deshabilitadas por la instrucción DI. Además, las instrucciones SIM (Establecer máscara de interrupción) y RIM (Leer máscara de interrupción), las únicas instrucciones del 8085 que no son del diseño del 8080, permiten enmascarar individualmente cada una de las tres interrupciones RST enmascarables. Los tres quedan enmascarados después de un reinicio normal de la CPU. SIM y RIM también permiten leer el estado de la máscara de interrupción global y los tres estados independientes de la máscara de interrupción RST, leer los estados de interrupción pendiente de esas mismas tres interrupciones, restablecer el flip-flop de pestillo de gatillo RST 7.5 (cancelar la interrupción pendiente sin repararla), y los datos en serie que se enviarán y recibirán a través de los pines SOD y SID, respectivamente, todo bajo el control del programa e independientemente uno del otro.
SIM y RIM se ejecutan cada uno en cuatro ciclos de reloj (estados T), lo que hace posible muestrear SID y/o alternar SOD considerablemente más rápido de lo que es posible alternar o muestrear una señal a través de cualquier E/S o puerto asignado en memoria, por ejemplo, uno del puerto de un 8155. (De esta manera, SID se puede comparar con el pin SO ["Set Overflow"] de la CPU 6502 contemporánea al 8085.)
Al igual que el 8080, el 8085 puede acomodar memorias más lentas a través de estados de espera generados externamente (pin 35, READY) y tiene disposiciones para acceso directo a memoria (DMA) usando señales HOLD y HLDA (pines 39 y 38). Una mejora con respecto al 8080 es que el 8085 puede accionar un cristal piezoeléctrico directamente conectado a él, y un generador de reloj incorporado genera señales de reloj bifásicas internas de alta amplitud a la mitad de la frecuencia del cristal (un cristal de 6,14 MHz produciría un reloj de 3,07 MHz, por ejemplo). El reloj interno está disponible en un pin de salida, para controlar dispositivos periféricos u otras CPU en sincronía con la CPU desde la que se emite la señal. El 8085 también puede ser sincronizado por un oscilador externo (lo que hace posible utilizar el 8085 en sistemas multiprocesador síncronos usando un reloj común en todo el sistema para todas las CPU, o sincronizar la CPU con una referencia de tiempo externa como la de un fuente de vídeo o una referencia temporal de alta precisión).
El 8085 es una continuación compatible con binarios del 8080. Admite el conjunto completo de instrucciones del 8080, con exactamente el mismo comportamiento de instrucción, incluidos todos los efectos en los indicadores de la CPU (excepto la operación AND/ANI, que configura el AC bandera de manera diferente). [5] Esto significa que la gran mayoría del código objeto (cualquier imagen de programa en ROM o RAM) que se ejecuta correctamente en el 8080 puede ejecutarse directamente en el 8085 sin traducción ni modificación. (Las excepciones incluyen código de tiempo crítico y código que es sensible a la diferencia antes mencionada en la configuración del indicador AC o diferencias en el comportamiento de la CPU no documentada). Los tiempos de instrucción del 8085 difieren ligeramente del 8080: algunas operaciones de 8 bits, incluidas INR, DCR y la instrucción MOV r,r', muy utilizada, es un ciclo de reloj más rápida, pero las instrucciones que implican operaciones de 16 bits, incluidas las operaciones de pila (que incrementan o disminuyen el registro SP de 16 bits) generalmente son un ciclo más lentas. Por supuesto, es posible que el 8080 y/o el 8085 actual difieran de las especificaciones publicadas, especialmente en detalles sutiles. (No ocurre lo mismo con el Z80). Como ya se mencionó, solo las instrucciones SIM y RIM eran nuevas para el 8085. [nb 1]
El procesador tiene siete registros de 8 bits accesibles al programador, denominados A, B, C, D, E, H y L, donde A también se conoce como acumulador. Los otros seis registros se pueden utilizar como registros de bytes independientes o como tres pares de registros de 16 bits, BC, DE y HL (o B, D, H, como se menciona en los documentos de Intel), según la instrucción particular. Algunas instrucciones utilizan HL como un acumulador (limitado) de 16 bits. Al igual que en el 8080, se puede acceder al contenido de la dirección de memoria señalada por HL como pseudoregistro M. También tiene un contador de programa de 16 bits y un puntero de pila de 16 bits a la memoria (que reemplaza la pila interna del 8008 ). Instrucciones como PUSH PSW, POP PSW afectan la palabra de estado del programa (acumulador y banderas). El acumulador almacena los resultados de operaciones aritméticas y lógicas, y los bits de registro de banderas (signo, cero, acarreo auxiliar, paridad y acarreo) se activan o borran de acuerdo con los resultados de estas operaciones. El indicador de signo se activa si el resultado tiene un signo negativo (es decir, se activa si el bit 7 del acumulador está activado). El indicador auxiliar o de medio acarreo se establece si se produjo un traspaso del bit 3 al bit 4. El indicador de paridad se establece en 1 si la paridad (número de 1 bits) del acumulador es par; si es impar, se borra. El indicador de cero se establece si el resultado de la operación fue 0. Por último, el indicador de acarreo se establece si se produjo un arrastre del bit 7 del acumulador (el MSB).
Como en muchos otros procesadores de 8 bits, todas las instrucciones están codificadas en un solo byte (incluidos los números de registro, pero excluyendo los datos inmediatos), por simplicidad. Algunos de ellos van seguidos de uno o dos bytes de datos, que pueden ser un operando inmediato, una dirección de memoria o un número de puerto. Existe una instrucción NOP de "no operación", pero no modifica ninguno de los registros o indicadores. Al igual que los procesadores más grandes, tiene instrucciones CALL y RET para llamadas y retornos a procedimientos multinivel (que pueden ejecutarse condicionalmente, como saltos) e instrucciones para guardar y restaurar cualquier par de registros de 16 bits en la pila de la máquina. También hay ocho instrucciones de llamada (RST) de un byte para subrutinas ubicadas en las direcciones fijas 00h, 08h, 10h,...,38h. Estos están destinados a ser suministrados por hardware externo para invocar una rutina de servicio de interrupción correspondiente, pero también se emplean a menudo como llamadas rápidas al sistema. Una instrucción sofisticada es XTHL, que se utiliza para intercambiar el par de registros HL con el valor almacenado en la dirección indicada por el puntero de la pila.
Todas las operaciones aritméticas y lógicas (ALU) de dos operandos y 8 bits funcionan en el acumulador de 8 bits (el registro A). Para operaciones de dos operandos de 8 bits, el otro operando puede ser un valor inmediato, otro registro de 8 bits o una celda de memoria direccionada por el par de registros de 16 bits HL. Las únicas operaciones de ALU de 8 bits que pueden tener un destino distinto al acumulador son las instrucciones unarias de incremento o decremento, que pueden operar en cualquier registro de 8 bits o en la memoria direccionada por HL, como ocurre con las operaciones de 8 bits de dos operandos. Se admite la copia directa entre dos registros de 8 bits cualesquiera y entre cualquier registro de 8 bits y una celda de memoria con dirección HL, utilizando la instrucción MOV. También se puede mover un valor inmediato a cualquiera de los destinos anteriores mediante la instrucción MVI. Debido a la codificación regular de la instrucción MOV (que utiliza casi una cuarta parte de todo el espacio del código de operación), existen códigos redundantes para copiar un registro en sí mismo ( MOV B,B , por ejemplo), que son de poca utilidad, excepto para retrasos. [nb 2] Sin embargo, lo que habría sido una copia de la celda con dirección HL en sí misma (es decir, MOV M,M ) codifica la instrucción HLT , deteniendo la ejecución hasta que se produzca un reinicio externo o una interrupción desenmascarada. [nota 3]
Aunque el 8085 es un procesador de 8 bits, tiene algunas operaciones de 16 bits. Cualquiera de los tres pares de registros de 16 bits (BC, DE, HL) o SP se puede cargar con un valor inmediato de 16 bits (usando LXI), incrementado o disminuido (usando INX y DCX) o agregado a HL (usando DAD). ). LHLD carga HL desde la memoria direccionada directamente y SHLD almacena HL de la misma manera. La operación XCHG intercambia los valores de HL y DE. XTHL intercambia el último elemento colocado en la pila con HL. Agregar HL a sí mismo realiza un desplazamiento aritmético a la izquierda de 16 bits con una instrucción. La única instrucción de 16 bits que afecta cualquier indicador es DAD (agregar BC, DE, HL o SP a HL), que actualiza el indicador de acarreo para facilitar adiciones y desplazamientos a la izquierda de 24 bits o más. Agregar el puntero de pila a HL es útil para indexar variables en marcos de pila (recursivos). Se puede asignar un marco de pila utilizando DAD SP y SPHL, y se puede realizar una bifurcación a un puntero calculado con PCHL. Estas capacidades hacen posible compilar lenguajes como PL/M , Pascal o C con variables de 16 bits y producir código de máquina 8085. La resta y las operaciones lógicas bit a bit en 16 bits se realizan en pasos de 8 bits. Las operaciones que deben implementarse mediante código de programa (bibliotecas de subrutinas) incluyen comparaciones de números enteros con signo, así como multiplicación y división.
Dos ingenieros de software, Wolfgang Dehnhardt y Villy M. Sorensen, descubrieron varias instrucciones y banderas no documentadas en el proceso de desarrollo de un ensamblador 8085. Estas instrucciones utilizan operandos de 16 bits e incluyen operaciones de carga y almacenamiento indirecto de una palabra, una resta, un desplazamiento, una rotación y un desplazamiento. [6]
Cuando se diseñó el 8085, pero aún no se anunció, muchos diseñadores lo consideraron inferior a los productos de la competencia que ya estaban en el mercado. Ya se estaba desarrollando una CPU 8086 de próxima generación. Intel tomó la decisión de último minuto de dejar 10 de las 12 nuevas instrucciones del 8085 sin documentar para acelerar y simplificar el diseño de la próxima CPU 8086. [7]
El 8085 admite io con mapeo de puertos y con mapeo de memoria . Admite hasta 256 puertos de entrada/salida (E/S) a través de instrucciones de entrada/salida dedicadas, con direcciones de puerto como operandos. La E/S asignada por puerto puede ser una ventaja en procesadores con espacio de direcciones limitado. Durante un ciclo de bus de E/S asignado por puerto, la CPU genera la dirección de E/S de 8 bits en las mitades inferior y superior del bus de direcciones de 16 bits.
También se puede acceder a los dispositivos diseñados para E/S asignadas en memoria utilizando las instrucciones LDA (cargar acumulador desde una dirección de 16 bits) y STA (almacenar acumulador en una dirección especificada de 16 bits), o cualquier otra instrucción que tenga operandos de memoria. Un ciclo de transferencia de E/S mapeado en memoria aparece en el bus como un ciclo normal de acceso a memoria.
Intel produjo una serie de sistemas de desarrollo para 8080 y 8085, conocidos como sistema de microprocesador MDS-80. El sistema de desarrollo original tenía un procesador 8080. Posteriormente se agregó soporte para 8085 y 8086, incluido ICE ( emuladores en circuito ). Es una caja de escritorio grande y pesada, aproximadamente un cubo de 20" (en el color azul corporativo de Intel) que incluye una CPU, un monitor y una única unidad de disquete de 8 pulgadas. Posteriormente se puso a disposición una caja externa con dos disqueteras más. unidades. Ejecuta el sistema operativo ISIS y también puede operar un módulo emulador y un programador EPROM externo . Esta unidad utiliza la caja de tarjetas Multibus que fue diseñada solo para el sistema de desarrollo. Se estaba vendiendo una cantidad sorprendente de cajas de tarjetas y procesadores de repuesto, lo que llevó al desarrollo del Multibus como un producto independiente.
El último iPDS es una unidad portátil, de aproximadamente 8" × 16" × 20", con un asa. Tiene una pequeña pantalla verde, un teclado integrado en la parte superior, una unidad de disquete de 5¼ pulgadas y ejecuta el sistema operativo ISIS-II. sistema. También puede aceptar un segundo procesador 8085, lo que permite una forma limitada de operación multiprocesador donde ambos procesadores se ejecutan simultáneamente e independientemente. La pantalla y el teclado se pueden cambiar entre ellos, lo que permite ensamblar programas en un procesador (los programas grandes tomaron un rato) mientras que los archivos se editan en el otro. Tiene una opción de memoria de burbuja y varios módulos de programación, incluida EPROM, y módulos de programación Intel 8048 y 8051 que se conectan en el lateral, reemplazando a los programadores de dispositivos independientes. Además de un 8080 /8085, Intel produjo una serie de compiladores, incluidos los de PL/M-80 y Pascal , y un conjunto de herramientas para vincular y localizar estáticamente programas para permitir que se graben en EPROM y se utilicen en sistemas integrados .
Una placa "MCS-85 System Design Kit" (SDK-85) de menor costo contiene una CPU 8085, una ROM 8355 que contiene un programa de monitorización de depuración, una RAM 8155 y 22 puertos de E/S, un teclado hexadecimal 8279 y 7 dígitos. -LED de segmento y un TTY (teletipo)Interfaz serie de bucle de corriente de 20 mA . Hay pads disponibles para una EPROM 2K×8 8755 más y otraOpcionalmente se puede agregar un temporizador/contador de E/S 8155 de RAM de 256 bytes . Todas las señales de datos, control y dirección están disponibles en cabezales de doble pin y se proporciona una gran área de creación de prototipos.
El procesador 8085 se usó en algunas de las primeras computadoras personales, por ejemplo, la línea TRS-80 Modelo 100 usó un 80C85 (MSM80C85ARS) fabricado por OKI. La versión CMOS 80C85 del procesador NMOS/HMOS 8085 tiene varios fabricantes. En la Unión Soviética , se desarrolló un clon del 80C85 bajo la designación IM1821VM85A ( ruso : ИМ1821ВМ85А ) que en [actualizar]2016 todavía estaba en producción. [11] Algunos fabricantes ofrecen variantes con funciones adicionales, como instrucciones adicionales. [ cita necesaria ]
La versión resistente a la radiación del 8085 ha estado en procesadores de datos de instrumentos a bordo para varias misiones de física espacial de la NASA y la ESA en la década de 1990 y principios de la de 2000, incluidas CRRES , Polar , FAST, Cluster, HESSI , Sojourner Mars Rover, [12] y TEMIS . La empresa suiza SAIA utilizó el 8085 y el 8085-2 como CPU de su línea PCA1 de controladores lógicos programables durante la década de 1980.
Pro-Log Corp. colocó el 8085 y el hardware de soporte en una tarjeta con formato de bus STD que contiene CPU, RAM, zócalos para ROM/EPROM, E/S e interfaces de bus externo. La tarjeta de referencia del conjunto de instrucciones incluida utiliza mnemónicos completamente diferentes para la CPU Intel 8085. El producto era un competidor directo de las ofertas de tarjetas Multibus de Intel .
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La CPU 8085 forma parte de una familia de chips desarrollados por Intel para construir un sistema completo. Muchos de estos chips de soporte también se utilizaron con otros procesadores. La PC IBM original basada en el procesador Intel 8088 usaba varios de estos chips; Las funciones equivalentes hoy en día las proporcionan los chips VLSI , concretamente los chips " Southbridge ".
En muchas escuelas de ingeniería, el procesador 8085 se utiliza en cursos de introducción al microprocesador. Varias empresas ofrecen kits de entrenamiento compuestos por una placa de circuito impreso, 8085, y hardware de soporte. Estos kits suelen incluir documentación completa que permite al estudiante pasar de la soldadura a la programación en lenguaje ensamblador en un solo curso. Además, la arquitectura y el conjunto de instrucciones del 8085 son fáciles de entender para un estudiante. Las versiones de Proyecto compartido de computadoras de placa única basadas en 8085 para uso educativo y de hobby se detallan a continuación en la sección Enlaces externos de este artículo.
Hay simuladores de software disponibles para el microprocesador 8085, que permiten la ejecución simulada de códigos de operación en un entorno gráfico.
La CPU 8085A es 100% compatible con el software de la CPU Intel 8080A.
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