Intel 8085

Intel 8085 — это 8-битный микропроцессор, разработанный компанией Intel и выпущенный в 1977 году. Он является усовершенствованной версией процессора Intel 8080, сохраняя с ним программную совместимость на уровне системы команд, но отличаясь упрощённой архитектурой (однополярное питание +5 В вместо трёх напряжений у 8080) и более высокой тактовой частотой. Микропроцессор широко применялся в микрокомпьютерах, контроллерах, встраиваемых системах и учебных стендах в конце 1970-х — 1980-х годах, став одним из важных этапов развития микропроцессорной техники.

История

Разработка Intel 8085 началась в середине 1970-х годов как проект по созданию более дешёвого и простого в использовании преемника для популярного процессора Intel 8080. Основной задачей было снижение стоимости системы за счёт уменьшения количества необходимых источников питания и упрощения схемы тактового генератора. Процессор Intel 8080 требовал три напряжения: +5 В, -5 В и +12 В, что усложняло конструкцию блоков питания и увеличивало стоимость. Intel 8085 был спроектирован для работы от одного источника +5 В, что стало значительным упрощением.

Процессор был представлен в 1977 году. Первоначально он выпускался по n-МОП технологии (n-канальный металл-оксид-полупроводник) с проектными нормами 3 мкм. Позднее появились версии с улучшенными характеристиками, в том числе с пониженным энергопотреблением (например, 80C85 по КМОП технологии). Intel 8085 не получил такой широкой популярности в настольных компьютерах, как его предшественник 8080 или конкурирующий Z80, однако он активно использовался в промышленных контроллерах, медицинском оборудовании, военной технике и в качестве учебного процессора в университетах и техникумах.

Архитектура

Внутренняя структура

Intel 8085 имеет 8-битную шину данных и 16-битную адресную шину, что позволяет адресовать до 64 КБ памяти. Внутренняя архитектура включает:

• Арифметико-логическое устройство (АЛУ): 8-битное, выполняет операции сложения, вычитания, логические операции (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ), сдвиги, инкремент и декремент.
• Регистровый файл: состоит из шести 8-битных регистров общего назначения (B, C, D, E, H, L), которые могут объединяться в пары (BC, DE, HL) для 16-битных операций. Также имеются аккумулятор (A), регистр флагов (F), указатель стека (SP) и счётчик команд (PC).
• Блок управления: включает дешифратор команд, генератор управляющих сигналов и схему синхронизации.
• Блок прерываний: поддерживает пять уровней прерываний (TRAP, RST 7.5, RST 6.5, RST 5.5, INTR).

Система команд

Система команд Intel 8085 насчитывает 246 инструкций (включая все команды 8080) и является расширенным набором команд процессора Intel 8080. Команды можно классифицировать по группам:

• Передача данных: MOV, MVI, LDA, STA, LHLD, SHLD, XCHG и др.
• Арифметические: ADD, SUB, INR, DCR, DAD (сложение 16-битных пар), SUI, ACI и др.
• Логические: ANA, ORA, XRA, CMP, ANI, ORI, XRI, CPI.
• Ветвления: JMP, JZ, JNZ, JC, JNC, CALL, RET, RST.
• Управление: NOP, HLT, EI, DI, SIM, RIM.

Режимы адресации

Процессор поддерживает следующие режимы адресации:

• Непосредственная (Immediate): операнд задаётся в самой команде (например, MVI A, 0x10).
• Прямая (Direct): 16-битный адрес операнда указывается в команде (LDA 0x2000).
• Регистровая (Register): операнд находится в регистре (MOV A, B).
• Регистровая косвенная (Register Indirect): адрес операнда хранится в паре регистров (MOV A, M — адрес из пары HL).
• Стековая (Stack): адресация через указатель стека SP (PUSH, POP).

Отличия от Intel 8080

Основные различия между Intel 8085 и Intel 8080:

Применение

Intel 8085 нашёл применение в различных областях:

• Микрокомпьютеры: использовался в таких системах, как Intel SDK-85 (одноплатный отладочный комплект), а также в некоторых моделях компьютеров, например, в индийском микрокомпьютере «Simputer» (ранние версии) и в советском клоне «Электроника 85».
• Промышленные контроллеры: применялся в системах управления станками, конвейерами, измерительными приборами.
• Военная и авиационная техника: благодаря высокой надёжности и устойчивости к помехам, процессор использовался в бортовых системах, системах наведения и связи.
• Медицинское оборудование: в аппаратах УЗИ, кардиографах, анализаторах крови.
• Образование: Intel 8085 стал классическим учебным процессором для изучения архитектуры микропроцессоров, ассемблера и микропрограммирования. Многие университеты до сих пор используют симуляторы 8085 для обучения.

Клоны и производные

Процессор Intel 8085 производился по лицензии в разных странах. В СССР его аналогом являлся микропроцессор КР1821ВМ85А (или 1821ВМ85), выпускавшийся на предприятиях Министерства электронной промышленности. Этот клон полностью соответствовал оригиналу по системе команд и электрическим характеристикам, но часто имел более широкий диапазон рабочих температур и повышенную надёжность. В Китае выпускались аналоги под маркировкой D8085A и P8085A.

Интересные факты

• Intel 8085 был одним из первых микропроцессоров, в котором тактовый генератор был интегрирован на кристалл, что упростило разработку систем на его основе.
• Процессор имел встроенную систему прерываний с пятью уровнями, что было редкостью для 8-битных процессоров того времени.
• Команды RIM (Read Interrupt Mask) и SIM (Set Interrupt Mask) были добавлены именно в 8085 и отсутствовали в 8080.
• Несмотря на то, что Intel прекратила производство 8085 в 1990-х годах, он до сих пор используется в некоторых старых промышленных системах, а также в качестве учебного пособия.
• В 2000-х годах появились реализации Intel 8085 на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) и в виде симуляторов для персональных компьютеров.

Источники

• Intel Corporation. MCS-85 User’s Manual. 1978.
• Intel Corporation. 8085A/8085A-2 Microprocessor Data Sheet. 1979.
• Р. С. Гук. Микропроцессоры Intel: архитектура, программирование, интерфейсы. — СПб.: Питер, 2000.
• А. В. Баранов. Микропроцессорная техника и системы управления. — М.: Радио и связь, 1985.
• Документация на микропроцессор КР1821ВМ85А (СССР).