СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ПАРАМЕТРОВ
Наиболее общими способами передачи параметров в микропроцессорах 8080 и 8085 являются следующие:
· В регистрах. Доступными являются семь 8-разрядных регистров общего назначение ( A, B, C, D, E, H и L ), при этом три пары регистров (B, D и H) могут служить для передачи адресов.
· В заданной области памяти. Для реализации этого подхода проще всего поместить базовый адрес заданной области в регистры H и L. Вызывающая программа до передачи управления подпрограмме должна хранить параметры в памяти и загрузить базовый адрес в регистры H и L.
· В памяти программы непосредственно за вызовом подпрограммы.
· В стеке.
ПРОСТОЙ ВВОД - ВЫВОД
Простой ввод - вывод можно выполнить, используя или 8-разрядные адреса устройств, или 16-разрядные адреса памяти. Преимущества адресов устройств состоят в том, что они короче и используют отдельное адресное пространство. Недостаток состоит в том, что команды IN и OUT содержат адреса устройств и допускают только прямую адресацию, т. е. команды IN и OUT требуют, чтобы были определены адреса; в этом случае отсутствует прямой способ передачи адресов устройств ввода - вывода в виде параметров, так чтобы одна программа ввода - вывода поддерживала много устройств. С другой стороны, если порты ввода - вывода занимают адреса памяти, то с помощью любых команд, обращающихся к памяти, может выполнятся также ввод - вывод. Проблемы, связанные с этим подходом, состоят в его нестандартности, что создает трудности в тех случаях, когда надо отличить передачи ввода - вывода от передач в памяти, а также когда требуется, чтобы некоторая область памяти была зарезервирована для устройств ввода - вывода.
СОСТОЯНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ
Сигналы состояния и управления могут обрабатываться так же, как любые другие данные. Единственная особенность состоит в том, что процессор не может читать из порта вывода; если необходимо знать текущее состояние порта вывода, необходимо хранить копию данных в оперативной памяти.
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
В системах 8080 и 8085 наиболее общими периферийными интегральными микросхемами являются последовательный интерфейс 8251, программируемый таймер 8253 и параллельны интерфейс 8255. Все эти устройства могут выполнять множество функций, большинство из которых подобно функциям самого микропроцессор. Конечно, периферийные интегральные микросхемы выполняют меньше различных функций, чем процессор, и диапазон этих функций существенно уже. В этой части книги описывается устройство 8255.
НАПИСАНИЕ ПРОГРАММ, РАБОТАЮЩИХ ПО ПРЕРЫВАНИЯМ
В большинстве систем прерывания 8080 и 8085 используются команды RST и входные сигналы, которые передают управление по определенным адресам памяти. Все команды RST и входные сигналы сохраняют старое значение программного счетчика в вершине стека, но не сохраняют автоматически остальные регистры. Слово состояния процессора (PSW) содержит аккумулятор (старший байт) и флаги (младший байт). Прерывания должны быть разрешены явно с помощью команды EI непосредственно перед командой RET, заканчивающей обслуживающую программу. Команда EI задерживает действительное разрешение прерываний на один такт команды во избежания лишней записи адреса возврата в стек.
УВЕЛИЧЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРОГРАММ
Ускорить выполнение можно только определив, где теряется время. Для этого необходимо определить, какие циклы процессор выполняет наиболее часто. Основное влияние на снижение затрат времени часто выполняемого цикла оказывает счетчик числа циклов. Таким образом, важно определить, как часто выполняются команды, и работать далее с циклами в порядке частоты их выполнения.
После того, как уточнено, какие циклы выполняются наиболее часто, время их выполнения можно уменьшить, используя следующие правила:
* Исключение избыточных операций;
* Реорганизация цикла так, чтобы уменьшалось число команд перехода;
* Использование линейной способности команд вместо подпрограмм;
* Использование для временного хранения стек вместо определенных адресов памяти;
* Назначение регистров таким образом, чтобы получить максимальный выигрыш от специализированных команд, как LHLD,SHLD,XCHG,XTHL и PCHL;
* Везде, где возможно, для работы с 16-разрядными данными использование 16-разряднвх команд;
* Использование команд MVI M, INR M и DCR M для работы с данными памяти;
* Использование команд MOV, MVI, INR, DCR, INX, DCX, SHLD, LHLD, XCHG, XTHL, PUSH, POP, PCHL и SPHL для работы с данными в регистрах;
* Использование RST,PCHL или RET в качестве коротких команд перехода;
* Организация последовательности условных переходов таким образом, чтобы была минимизация среднего времени выполнения;
* Проверка на условия, при которых последовательность команд не выполняется, и обход этой последовательности для случая выполнения условий.
Обычный путь к снижению времени выполнения состоит в замене длинных последовательностей команд таблицами. Если не предусмотрены специальные выходы или не введены элементы логики программы, то с помощью отдельного просмотра таблицы могут выполняться те же операции, что и с помощью последовательности команд. Ценой этого является необходимость в расходах на дополнительную память, но при ее наличии это может быть оправдано. Если емкость памяти достаточна, то поиск в таблице может быть рациональным подходом, даже если многие записи ее одинаковы. Кроме того, что ускоряется работа, поиск в таблице обычно легче программировать и проще изменять.
УМЕНЬШЕНИЕ ДЛИНЫ ПРОГРАММЫ
Длину программы можно значительно уменьшить, выделив общие последовательности команд и заменив их подпрограммами. В результате получается одна копия этих команд вместо нескольких копий.
Поиск по таблице обычно требует большего объема памяти, но снижает время выполнения.
ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОМАНД И СПОСОБОВ АДРСАЦИИ
В этой главе показано, как реализовать команды и способы адресации, которые не входят в набор команд 8080 или 8085. Конечно, нет выбора команд, который включал бы все возможные комбинации. Разработчик должен выбирать набор команд, исходя из того, сколько кодов операций доступно, насколько легко могут быть выполнены дополнительные комбинации и как часто они могут использоваться. Описание дополнительных команд и способов адресации не означает, что основной набор команд является неполным или же плохо разработанным.
РАСШИРЕНИЕ НАБОРА КОМАНД
Команды делятся на следующие группы: арифметические, логические, передачи данных, перехода, пропуска, вызова подпрограммы, возврата из подпрограммы и смешанные. Типы операндов для каждого типа команд обсуждаются в соответствующем порядке: байт, слово, десятичный операнд, разряд, число, составной операнд. При обсуждении способов адресации используется следующий порядок: прямая, косвенная, непосредственная, индексная, регистровая, автоиндексирование с предварительным увеличением адреса, автоиндексирование с предварительным уменьшением адреса, автоиндексирование с последующем уменьшением адреса, косвенная с предварительным индексированием, и косвенная с последующем индексированием .
АРИФМЕТИЧЕСКИЕ КОМАНДЫ
В эту группу включены следующие команды: сложение, сложение с флагом переноса, вычитание, вычитание при перестановке операндов, вычитание с флагом переноса (заем), увеличение на 1, уменьшение на 1, умножение, деление, сравнение, получение дополнения до двух (отрицательного числа) и расширение. Для удобства те команды, принадлежность которых к конкретной категории неясна, повторяются во всех категориях, к которым они могли бы быть отнесены.
ЛОГИЧЕСКИЕ КОМАНДЫ
Эта группа включает следующие команды: логическое И, логическое ИЛИ, логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, логическое НЕ (дополнение), сдвиг, циклический сдвиг и проверку. Она включает также те арифметические команды (такие, как сложение с аккумулятора с самим собой), которые выполняют логические функции.
КОМАНДЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Эта группа включает команды загрузки, запоминания, пересылки, обмена, ввода, вывода, очистки и установки. Кроме того, она включает арифметические команды (такие как вычитание аккумулятора из самого себя), которые заносят определенное значение или содержимое какого-либо регистра в аккумулятора или другой регистр назначения, не изменяя при этом данных.
КОМАНДЫ ПЕРЕХОДА
Эта группа включает следующие виды переходов:
Команды безусловного перехода
· Перейти косвенно;
· Перейти по индексу, предполагая, что базовый адрес таблицы адресов находится в регистрах Н и L, а индекс в аккумуляторе;
· Перейти и связать, т.е. передать управление по адресу DEST, сохранив текущее состояние счетчика команд в регистрах Н и L.
Команды условного перехода
· Перейти при равенстве нулю;
· Перейти при неравенстве нулю;
· Перейти, если значения равны;
· Перейти, если значения не равны;
· Перейти, если значение положительное;
· Перейти, если значение отрицательное;
· Переходы с учетом знака;
· Перейти, если больше (без учета знака), т.е. если операнды не равны и при сравнении не требуется заема;
· Перейти, если значение не больше (без учета знака), т.е. если сравниваемые операнды равны или при их сравнении требуется заем;
· Перейти, если значение меньше (без учета знака), т.е. если сравнение без знака требует заема;
· Перейти, если значение не меньше (без учета знака), т.е. если сравнение без знака не требует заема.