Аrquitectura del microprocesador Z80

ARQUITECTURA DEL MICROPROCESADOR Z80

El Z80 fué el primero de la tercera generación, sin embargo es uno de los microprocesadores de 8 bits más empleado hasta nuestros días, se encuentran versiones mejores del mismo tales como Z80A, Z80B, Z80H, éstas se caracterizan por trabajar a frecuencias superiores de 4 Mcps, 6.5 Mcps y 8 Mcps respectivamente, las características fundamentales del Z80 son:

1. El transporte de señales se realiza sobre tres buses, el bus de direcciones, el bus de datos, así como el bus de control.

2. Régimen de interrupción uniforme, con la posibilidad de encadenar las prioridades de los circuitos periféricos.

3. Alto grado de programabilidad.

4. Reloj único.

5. Fuente de voltaje única de +5 Volts.

Un sistema con Z80 se completa con el empleo de memorias estandard de lectura y memorias estáticas o dinámicas de lectura y escritura, además pertenecen al sistema, puertos de entrada y salida paralelo, interfaces de comunicación serie, sistemas contadores temporizadores y circuitos de acceso directo a memoria.

El funcionamiento del sistema consiste en que las instrucciones del microprocesador, que están en la memoria ROM, se ejecutan en una forma secuencial de operación, la fuente de datos es, la propia CPU, los periféricos o las memorias, la transferencia interna de datos es a través del CPU, exceptuando la transferencia de datos en el proceso de acceso directo a memoria.

El Z80 es una versión apreciablemente mejorada tanto en circuiteria como en características de programación del antiguo modelo INTEL 8080, el Z80 resulta ser un microprocesador más rápido y sencillo en el desarrollo de sistemas ya que solo usa una fuente de alimentación de +5 Volts, contiene íntegramente todo el conjunto de instrucciones del 8080, lo cual le permite ejecutar todos los programas escritos para el CPU 8080, contiene el Z80 una expansión adicional de 80 instrucciones de ahí se deriva su nombre, su repertorio suma un total de 156 instrucciones.

El microprocesador Z80 contiene las siguientes unidades funcionales;

1).- Unidad aritmética y lógica

2).- El contador de programa

3).- El apuntador del stack

4).- Registros de propósito general

5).- Registros de indice

6).- Registros de interrupciones

7).- Registro de banderas

8).- Registro para refrescar memorias dinámicas

LA UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA (ALU)

Las operaciones del CPU Z80 se realizan con un grupo de dispositivos lógicos conocidos comúnmente como unidad aritmética y lógica (ALU) esta efectúa las siguientes operaciones;

1. Suma binaria.

2. Operaciones lógicas.

3. Complementar a dos.

4. Corrimiento de un bit a la derecha o a la izquierda.

5. Registro de resultados importantes como el acarreo, signo, acarreo auxiliar, paridad o si el resultado es zero.

6. Comparaciones

7. Poner, Limpiar o probar un bit

EL CONTADOR DE PROGRAMA (PC)

Es un registro de 16 bits, que continuamente tiene la dirección de la localidad de memoria siguiente que se va a accesar, de esa localidad obtiene el código de la instrucción a ejecutarse, en la CPU el PC se incrementa en uno, cada vez que el microprocesador lee el código de la instrucción contenida en la localidad direccionada, de esta forma el contador del programa direcciona secuencialmente las localidades de la memoria ROM, donde se encuentra almacenado el programa.

EL APUNTADOR DEL STACK (SP)

El microprocesador Z80 cuenta con el registro de pila (SP) o stack pointer que contiene una dirección de memoria RAM a partir de la cual y en forma descendente, se almacenan los contenidos de un par de registros, o a partir del cual en forma ascendente se obtienen los últimos dos datos de 8 bits almacenados en esa área, el SP es un registro de 16 bits, para almacenar en el stack el contenido de un par de registros se utiliza la instrucción PUSH y para cargar a un par de registros con los dos últimos bytes del stack se utiliza la instrucción POP.

REGISTROS DE PROPÓSITO GENERAL

El microprocesador Z80 contiene 14 registros de 8 bits separados en dos grupos;

GRUPO 1; A, B, C, D, E, H, y L

GRUPO 2; A', B', C', D', E', H' y L

Todas las instrucciones trabajan con los registros del grupo 1, con las instrucciones EX y EXX se logra el intercambio entre los contenidos de los registros del grupo 1 con los contenidos de los registros del grupo 2, el grupo 2 se utiliza en cierta forma como stack del grupo 1, dentro de la propia CPU.

Con los 14 registros de propósito general se efectuan por medio de las instrucciones las siguientes funciones;

1. Recibir datos desde la memoria.

2. Enviar datos hacia la memoria.

3. Incrementar o decrementar en uno su contenido.

4. Formar una dirección con el contenido de un par de registros.

5. Transferir datos entre los registros.

6. Obtener un operando durante las funciones de la ALU.

REGISTROS DE ÍNDICE IX e IY.

Estos son registros de 16 bits cada uno y conservan direcciones base que se usan para modo de direccionamiento indexado, en este modo un registro de índice se usa como base para apuntar a una región de la memoria. La dirección efectiva de la localidad de memoria a donde se va a depositar el dato o de donde se va a leer, se obtiene, al sumar el contenido del registro

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