المعالج الدقيق (8085)، هو نوع من أجهزة أشباه الموصلات التي تتم مزامنتها بواسطة (CLK) “الساعة”، يمكن بناء هذا المعالج بدوائر منطقية إلكترونية يتم تصنيعها باستخدام تقنيات مثل (VLSI) “تكامل واسع النطاق جدًا” (very large scale integration) أو (LSI) “تكامل واسع النطاق” (large scale integration).
الرسم التخطيطي ووصف المعالج الدقيق 8085:
التعريف: (8085) هو معالج دقيق (8) بت، لأنّه يعمل على (8) بت، حجم ناقل العنوان في المعالج (8085) هو (16) بت، وبالتالي، يمكن معالجة ذاكرة (64) كيلو بايت، المعالج الدقيق (8085) هو (IC) مع (40) دبوس ويعمل مع مصدر طاقة (+ 5V)، يلعب تكوين الدبوس دورًا مهمًا للغاية في فهم بنية المعالج الدقيق (8085)، لذا، دعنا الآن ننتقل إلى أبعد من ذلك ونفهم كيفية عمل المعالج داخل أي نظام باستخدام هذه الدبابيس الأربعين، ولكن قبل ذلك، لنلق نظرة على مخطط المعالج الدقيق (8085):
الرسم التخطيطي للمعالج الدقيق 8085:
في مخطط الدبوس للمعالج الدقيق (8085) الذي يوضح تكوين (40) دبوسًا، يتم تجميع إشارات (40 pin IC) في (7) فئات، والتي ترد أدناه:
- امدادات الطاقة وإشارات الساعة (Power supply and clock signals).
- ناقل البيانات (Data bus).
- ناقل العنوان (Address bus).
- منافذ الإدخال / الإخراج التسلسلية (Serial I/O ports).
- إشارات التحكم والحالة (Control and status signals).
- المقاطعات والإشارات المتولدة خارجيًا (Interrupts and externally generated signals).
- الوصول المباشر للذاكرة (Direct memory access).
هذه هي الفئات التي يتم من خلالها تقسيم تكوين (40) دبوس لـلمعالج الدقيق (8085)، لذا، لنفهم دور كل دبوس داخل المعالج الدقيق (8085).
وصف المخطط للمعالج الدقيق 8085:
امدادات الطاقة وإشارات الساعة:
في تكوين (40) سنًا “دبوس”، يتم تخصيص (4) دبابيس لهذه الفئة بالذات:
- (VCC): رقم الدبوس (40) يشير إلى (VCC)، ويتم توفير مصدر طاقة خارجي (+ 5) فولت في هذا الدبوس.
- (VSS): رقم الدبوس الخاص به هو (20)، يوضح هذا الدبوس التوصيل الأرضي للمعالج الدقيق.
- (X1) و(X2): يتم تمثيلهما برقم الدبوس (1 و2) على التوالي في مخطط الدبابيس، يتصل هذان الطرفان بشبكة بلورية أو شبكة (LC) للحفاظ على التردد الداخلي لمولد الساعة (clock generator).
- (CLK (OUT)): إنّه الدبوس رقم (37) من المعالج (8085 IC)، ويعمل كساعة النظام التي تحتفظ بسجل المدة الزمنية التي تتطلبها كل عملية حتى تكتمل.
ناقل العنوان Address Bus:
تحتوي هذه الفئة على (8) دبابيس، يحتوي ناقل العنوان على (16) سطرًا، أي؛ يمكن أن تحمل (16) بت في المرة الواحدة، ومع ذلك، من أصل (16)، يتم مضاعفة (8) مع ناقل البيانات (data bus)، ويتم عرض الجزء المتبقي (8) بشكل منفصل بواسطة رقم الدبوس (21) إلى (28) في تكوين المخطط.
تُستخدم هذه النواقل لنقل عنوان البيانات والتعليمات من المعالج إلى موقع الذاكرة وهي أحادية الاتجاه بطبيعتها، يتم الإشارة إليها بواسطة (A8) إلى (A15)، والتي تمثل (8 MSB) لموقع الذاكرة أو عنوان الإدخال والإخراج.
ناقل البيانات مع ناقل العنوان متعدد الإرسال Data Bus with multiplexed address bus:
تحتوي هذه الفئة أيضًا على (8) دبابيس، حجم ناقل البيانات للمعالج الدقيق (8085) هو (8) بت، ومع ذلك، لتقليل عدد خطوط النواقل، يتم مضاعفة خطوط ناقل البيانات هذا ذو (8) بت مع ناقل العنوان (8) بت، يتم عرض هذا بواسطة الدبابيس من (12) إلى (19)، يتم الإشارة إلى ناقل العنوان بالرمز (A) بينما يتم الإشارة إلى ناقل البيانات بالرمز (D).
لقد ناقشنا أنّ ناقل العنوان يحتوي على عنوان موقع الذاكرة المطلوب من حيث يتم جلب البيانات أو التعليمات، بينما يحتوي ناقل البيانات على البيانات أو التعليمات المطلوبة ليتم جلبها من الذاكرة.
منافذ الإدخال/الإخراج التسلسلية Serial I/O ports:
يحتوي بشكل أساسي على دبوسين (2 pins):
- (SID): يشير (SID) إلى دبوس بيانات الإدخال التسلسلي ورقم الدبوس الخاص به هو (5)، باستخدام هذا الدبوس، يتم تغذية البيانات بشكل تسلسلي إلى المعالج مباشرة من خلال أجهزة الإدخال.
- (SOD): يشير (SOD) إلى دبوس بيانات الإخراج التسلسلي ورقم الدبوس به هو (4)، في تكوين المخطط للمعالج الدقيق (8085)، بمجرد معالجة البيانات في المعالج الدقيق، يمثل هذا الدبوس النتائج شيئًا فشيئًا في أجهزة الإخراج.
إشارات التحكم والحالة Control and status signals:
بشكل أساسي، يتم استخدام (6) دبابيس من تكوين مخطط الدبابيس بواسطة إشارات التحكم والحالة:
- (ALE): إنّ (ALE) هو اختصار لتمكين مزلاج العنوان (address latch)، وهو رقم الدبوس (30) في المخطط، نحن نعلم أنّه يتم مضاعفة (8) بتات ذات ترتيب أدنى من ناقل العنوان (16) بت مع ناقل البيانات (8) بت.
يتم تمكين هذا الدبوس في الوقت الذي يكون فيه العنوان موجودًا في العنوان متعدد الإرسال وناقل البيانات، خلاف ذلك، يتم تعطيله لإظهار عدم وجود عنوان على الناقل.
- (RD): هذا الدبوس ذو الرقم (32) في المخطط، وتوضح الإشارة المنخفضة في هذا الدبوس عملية القراءة إمّا من أجهزة الإدخال / الإخراج أو من وحدة الذاكرة، ممّا يشير إلى أنّ ناقل البيانات الآن في حالة أو وضع يسمح له بقبول البيانات من الذاكرة أو أجهزة الإدخال / الإخراج.
- (WR): هو الدبوس ذو الرقم (31) في المخطط، وتمثل الإشارة المنخفضة في هذا الدبوس عملية الكتابة في الذاكرة أو أجهزة الإدخال / الإخراج، يشير هذا إلى أنّ البيانات الموجودة في ناقل البيانات ستتم كتابتها في عنوان الذاكرة المطلوب أو جهاز الإدخال / الإخراج بواسطة المعالج.
- (IO / M): هو الدبوس ذو الرقم (34)، ويشير إلى اختيار عنوان الذاكرة أو جهاز الإدخال والإخراج، يوضح هذا ما إذا كان سيتم تنفيذ عملية القراءة / الكتابة في موقع الذاكرة أو في جهاز الإدخال / الإخراج، تشير الإشارة المنخفضة في هذا الدبوس إلى أنّ العملية تجري عبر موقع الذاكرة، في مقابل ذلك، تمثل الإشارة العالية في هذا الدبوس العملية في جهاز الإدخال / الإخراج.
- (S0 وS1): يمثل الطرفان (S0 وS1) إشارة الحالة عند الدبابيس ذو الرقمين (29 و33) على التوالي، توضح هذه الإشارات نوع العملية الأخيرة للمعالج الدقيق.
المقاطعات والإشارات المتولدة خارجيًا Interrupts and Externally generated signals:
المقاطعات هي الإشارات التي يتم إنشاؤها لكسر تسلسل عملية جارية، عندما يتم إنشاء إشارة مقاطعة، تتوقف وحدة المعالجة المركزية على الفور عن مهمتها الأخيرة قيد التشغيل وتتحول إلى بعض البرامج الأخرى المعروفة باسم روتين خدمة المقاطعة (ISR)، ومع ذلك، بعد التعامل مع (ISR)، تعود وحدة المعالجة المركزية إلى برنامجها الرئيسي للتنفيذ.
في مخطط الدبابيس، يتم عرض (5) أنواع من المقاطعات بواسطة (5) دبابيس مختلفة من الرقم (6) إلى (10)، تُستخدم هذه الدبابيس لإدارة المقاطعة.
الوصول المباشر إلى الذاكرة Direct Memory Access (DMA):
نحن ندرك حقيقة أنّ الذاكرة وأجهزة الإدخال / الإخراج متصلة ببعضها البعض بواسطة المعالج الدقيق، لذا، فإنّ الوسيط، أي وحدة المعالجة المركزية (CPU)، تدير نقل البيانات بين جهاز الإدخال والإخراج والذاكرة، ومع ذلك، عندما يتم نقل كمية كبيرة من البيانات بين أجهزة الإدخال / الإخراج والذاكرة، يتم تعطيل وحدة المعالجة المركزية (CPU) عن طريق تحديد النواقل الخاصة بها، ويمكن التحكم في هذا النقل بواسطة دوائر تحكم خارجية، يحتوي (DMA) على (2 pins)، (HOLD) و(HLDA).
