Laborator microprocesoare

SETUL DE INSTRUCTIUNI AL mR Z - 80 ( IV )

1.Obiectul lucrarii

Se finalizeaza studiul setului de instructiuni al microprocesorului Z-80 cu urmatoarele grupe:

- instructiunile de rotatie si deplasari;

- instructiunile de lucru cu circuitele de intrare-iesire ( I/O );

Se prezinta aplicatii cu acestea.

2.Breviar teoretic

XIV. Grupa instructiunilor de rotatie si deplasare

A . Subgrupa instructiunilor de rotatie

a). RLC s - (rotate left with carry) - rotatie la stanga cu carry

Simbolic:

s I Apar situatiile:

b). RL s - (rotate left through carry) - rotatie la stanga prin intermediul bitului carry

Simbolic:

s I Apar situatiile:

c). RRC s - (rotate right with carry) - rotatie la dreapta cu carry

Simbolic:

s I Apar situatiile:

d). RR s - (rotate right through carry) - rotatie la dreapta prin intermediul bitului carry

Simbolic:

s I Apar situatiile :

OBSERVATIE . La microprocesorul Z-80, pentru acumulator exista in plus 4 instructiuni de rotatie, dar care sunt compatibile cu cele descrise anterior. Diferenta intre cele doua tipuri de instructiuni apare doar din punctul de vedere al mnemonicii folosite si al codului masina propriu-zis. Aceste instructiuni au aparut ca urmare a echivalentei software dintre microprocesoarele Z-80 si 8080. La 8080 existau instructiuni de rotatie doar pentru acumulator (codul masina avand 1 octet).

Exista urmatoarele echivalente:

B . Subgrupa instructiunilor de deplasare

a). SLA s - (shift left arithmetic) - deplasare stanga aritmetica

s I

In primul bit D0 (bitul cmps) se aplica "0" logic si are loc deplasarea cu o pozitie spre stanga a celorlalti biti. Ultimul bit D7 (bitul cms), trece in indicatorul carry din registrul indicatorilor de conditii F.

b). SRA s - (shift right arithmetic) - deplasare dreapta aritmetica

s I

Bitul D7 (cms) se deplaseaza la dreapta si se repeta. Ceilalti biti se deplaseaza cu o pozitie spre dreapta, iar ultimul bit D0 (cmps) trece in indicatorul carry din registrul indicatorilor de conditii F.

c). SRL s - (shift right logic) - deplasare dreapta logica

s I

In bitul D7 (cms), se aplica "0" logic si are loc o deplasare spre dreapta cu o pozitie a tuturor bitilor. Ultimul bit D0 (cmps) trece in indicatorul carry din registrul indicatorilor de conditii F.

OBSERVATIE. Instructiunile de deplasare, precum si cele de rotatie pot fi folosite pentru efectuarea operatiilor aritmetice de inmultire si impartire. Sa consideram numarul binar 00000100 _{( 2 )} , adica 4 _{(1 0 )}.

In cazul unei deplasari la stanga (situatia unei instructiuni SLA), se obtine numarul 00001000 ₍₂₎ , adica 8 ₍₁₀₎ . Dupa inca o deplasare la stanga se obtine 00010000 _{( 2 )} , adica 10 _{( 16)} . Rezulta ca o deplasare aritmetica stanga echivaleaza cu o inmultire cu 2. In mod similar, o deplasare logica la dreapta echivaleaza cu o impartire cu 2.

Intr-un alt exemplu, sa consideram operatia de inmultire a numerelor 4 si 5 pentru care rezultatul este 20. In binar, folosind tehnica produselor partiale, operatia se deruleaza astfel :

00000100 x - deinmultitul

00000101 - inmultitorul

-----------

00000100 - primul produs partial

000000000 - al doilea produs partial

0000010000 - al treilea produs partial

----- ----- -------

000001000100 - rezultatul 20 _{( 1 0 )}

Se observa ca produsele partiale nenule apar pentru situatiile in care bitii corespunzatori din cadrul deinmultitului sunt "1" logic. In aceste situatii, produsul partial reprezinta chiar deinmultitul, deplasat la stanga cu acel numar de pozitii, corespunzator pozitiei bitului din inmultitor pentru care se efectueaza respectivul produs partial. Deplasarea se va putea realiza fie cu instructiuni de deplasare, fie cu instructiuni de rotatie avand grija ca pe pozitia bitului cmps sa se aplice "0" logic.

C. Subgrupa operatiilor de rotatie la nivel de nibble

a). RLD - (rotate left one digit) - rotatie la nivel de nibble la stanga, intre acumulator si o locatie de memorie adresata de HL. Se face conform urmatoarei scheme, in care nibble - ul superior din A nu este afectat:

A (HL)

b). RRD - (rotate right one digit) - rotatie la nivel de nibble la dreapta, intre acumulator si o locatie de memorie adresata de HL. Se face conform urmatoarei scheme, in care nibble-ul superior din A nu este afectat:

OBSERVATIE . Operatiile RLD si RRD pot fi folosite pentru despartirea in nibble ai unui octet. Sa consideram in urmatorul exemplu A = 00h si (HL) = 29h. Dupa operatia RRD , obtinem A = 09h si (HL) = 02h, adica cei doi nibble constituenti ai octetului initial au fost despartiti, formandu-se doi noi octeti care au pe primii patru biti mai semnificativi "0" logic.

XV ) . Grupa instructiunilor la nivel de bit

a). BIT b , s - testeaza bitul b din cadrul sursei s.

s I ; b I

Simbolic : Z s_b ; bitul b al sursei s, negat trece in indicatorul de conditii Z .

b). SET b , s - setarea bitului b din sursa s

s I ; b I

Simbolic : s_b 1 Apar situatiile :

c). RES b , s - resetarea unui bit din sursa s

s I ; b I

Simbolic : s_b

XVI ) . Grupa instructiunilor de intrare - iesire

Prin intermediul instructiunilor din aceasta grupa, procesorul poate sa interactioneze cu circuitele I/O. In cadrul executiei acestor instructiuni, apar cicli de tip citire I/O, respectiv, scriere I/O, cicli in care semnalul IORQ se activeaza.

A. Subgrupa instructiunilor de citire a porturilor de intrare

a). IN A , (n8) - transfera in A continutul portului de intrare cu adresa specificata prin constanta pe 8 biti, n8.

Simbolic : A (n8)

b). IN r , (C) - transfera in registrul general r, continutul portului de intrare cu adresa pe 8 biti, precizata in registrul C.

Simbolic : r (C)

c). INI - (input & increment) - citeste portul de intrare si incrementeaza

Simbolic :   

Instructiunea depune in memorie, la adresa specificata de registrul dublu HL, continutul portului de intrare adresat prin intermediul continutului registrului C. Adresa de memorie (continutul registrului dublu HL ) se incrementeaza la executia instructiunii, in vederea pregatirii unei depuneri ulterioare, prin aceeasi instructiune. Registrul B poate fi folosit pe post de contor al numarului de citiri ce se vor efectua, el decrementandu-se la fiecare citire si depunere.

Pentru ca instructiunea sa se deruleze corect este necesar ca in prealabil sa incarcam:

- in registrul C, adresa pe 8 biti a portului de intrare;

- in registrul HL, adresa de inceput a zonei de memorie in care se va face depunerea;

- in registrul B, numarul de citiri si depuneri ce se vor efectua, daca instructiunea va fi rulata repetat.

d). INIR - (input, increment & repeat) - citeste, incrementeaza si repeta

Simbolic :

Sunt valabile toate observatiile prezentate la instructiunea anterioara, cu precizarea ca se executa repetat pana cand B = 0. Numarul maxim de repetari este dat de capacitatea maxima a lui B, adica 255.

e). IND - (input & decrement) - citeste si decrementeaza

Simbolic :

Sunt valabile observatiile de la instructiunea INI, cu precizarea ca in HL, initial, trebuie sa se incarce adresa de sfarsit a zonei in care se va face depunerea; la executie repetata a instructiunii, transferurile se fac de la sfarsitul zonei de memorie catre inceputul acesteia.

f). INDR - (input, decrement & repeat) - citeste, decrementeaza si repeta

Simbolic :

Aceasta instructiune este practic instructiunea anterioara IND, executata repetat de numarul indicat de registrul B.

B. Subgrupa instructiunilor de scriere a porturilor de iesire

a). OUT ( n8 ) , A - transfera continutul acumulatorului la portul de iesire cu adresa specificata de constanta pe 8 biti, n8.

Simbolic : (n8) A

b). OUT (C) , r - transfera continutul acumulatorului la portul de iesire cu adresa specificata in registrul C; in prealabil, in registrul C trebuie incarcata adresa portului de iesire in care se vor depune datele.

Simbolic :    (C) r

c). OUTI - (output & increment) - iesire si incrementare ;

Simbolic:

Pentru ca aceasta instructiune sa se deruleze corect este necesar sa incarcam:

- in registrul C, adresa portului de iesire cu care se va lucra ;

- in registrul dublu HL, adresa de inceput a zonei de memorie de la care se va face preluarea in vederea transferului ;

- in registrul B, numarul de preluari si scrieri ce se vor efectua , daca instructiunea se va efectua repetat.

Instructiunea se autopregateste pentru o noua rulare, prin incrementarea lui HL si decrementarea lui B.

d). OTIR - (output, increment & repeat) - iesire , incrementare si repeta

Simbolic :

Este practic instructiunea anterioara (INI), dar executata repetat de numarul de ori indicat de registrul B.

e). OUTD - (output & decrement ) - iesire si decrementare

Simbolic:   

Sunt valabile precizarile de la instructiunea OUTI, cu observatia ca in registrul HL, in prealabil, trebuie incarcata adresa de sfarsit a zonei de memorie de la care se fac preluarile. La executia repetata a instructiunii, preluarile din memorie se fac de la adresa de sfarsit catre adresa de inceput a zonei.

f). OTDR - (output, decrement & repeat) - iesire , decrementare si repetare

Simbolic:    (C) (HL)

HL HL - 1 - se repeta pana cand B=0

B B - 1

Sunt valabile precizarile facute la instructiunea anterioara, cu observatia ca instructiunea se executa repetat de numarul de ori indicat de registrul B.

3. PROBLEME REZOLVATE

Se considera un sir de numere aflat in memoria unui microsistem cu microprocesor Z-80, incepand cu adresa 9000h. Marimea sirului este de 100 numere, reprezentate pe un octet. Sa se codeze acest sir prin schimbarea nibble-ului superior cu nibble-ul inferior din fiecare octet si plasarea noului sir incepand cu adresa 9100h.

Solutie:

Operatie de codare consta in efectuarea a patru rotatii la stanga (sau la dreapta) a bitilor fiecarui octet. Rezolvarea este prezentata in continuare:

ORG 100h

LD HL, 9000h

LD B, 64h

LD IX, 9100h

ET1:    LD A, (HL)

RLCA

RLCA

RLCA

RLCA

LD (IX+0h), A

INC HL

INC IX

DEC B

JP NZ, ET1

END