Командный цикл представляет собой последовательность машинных циклов (МЦ), причем КЦ i8080 может содержать от 1 до 5 МЦ, которые принято обозначать
M1, M2,..M5.
МЦ обязательно включает в себя действия по передаче байта информации. Кроме того, в некоторых МЦ дополнительно реализуются действия по пересылке и/или преобразованию информации внутри МП. Поэтому длительность МЦ может быть различной - за счет различного числа содержащихся в них машинных тактов (T1, T2,...).
Машинный такт (такт) образует пара сигналов тактового генератора Ф1, Ф2, поэтому длительность такта постоянна - период тактового генератора (за исключением такта Tw - см. ниже).
Таким образом, просматривается иерархия процедур при работе микропроцессора (не только i8080):
Командный цикл ® Машинный цикл ® Машинный такт
Каждому такту соответствует определенное состояние управляющего автомата. Любой МЦ i8080 обязательно содержит такты T1, T2, T3, предназначенные для передачи байта по интерфейсу. МЦ, в которых осуществляется передача и/или преобразование информации в МП, содержат дополнительно один или два такта T4, T5. МП i8080 вырабатывает несколько типов МЦ, основными из которых являются циклы ПРИЕМ и ВЫДАЧА
МЦ микропроцессора i8080 предусматривает возможность обмена как в синхронном, так и в асинхронном режиме.
Рис.9.2. Временная диаграмма МЦ "ПРИЕМ"
Если в составе МПС использованы только "быстрые" устройства, т.е. такие, которые могут работать с тактовой частотой МП, то передача информации в МЦ осуществляется в синхронном режиме. В этом случае на вход READY МП подается константа "1" и после такта T2 начинается такт T3. При работе с "медленными" устройствами, быстродействие которых не позволяет переключаться с частотой тактового генератора МП, необходимо "растянуть" во времени МЦ, реализовав асинхронный принцип обмена.
Для этого в начале МЦ обмена с "медленными" устройствами на входе READY формируется уровень логического нуля. В такте T2 МП анализирует состояние READY, и если READY = 0, то МП после T2 переходит не к T3, а к такту ожидания Tw, который может длиться произвольное число периодов тактового генератора. Переход к T3 осуществляется по фазе Ф1, если в предыдущей Ф2 READY установился в "1". С помощью входа READY можно не только согласовывать работу МП с устройствами различного быстродействия, но и реализовывать пошаговый и потактовый режимы работы МП.
Таким образом, в машинном цикле выполняются следующие действия:
· выдача адреса;
· выдача информации о начатом МЦ (PSW);
· анализ значения входных сигналов;
· при необходимости - ожидание сигнала READY = 1;
· прием/выдача данных;
· при необходимости - внутренняя обработка/пересылка данных.
При реализации одного МЦ процессор может:
1. принять из памяти байт команды;
2. принять из памяти байт данных;
3. принять из УВв байт данных;
4. принять из стека байт данных;
5. принять вектор прерывания;
6. выдать в память байт данных;
7. выдать в стек байт данных;
8. выдать на УВыв байт данных.
Относительно выходных сигналов МП все перечисленные выше разновидности МЦ отличаются только направлением передачи данных: в МП - циклы 1..5 (ПРИЕМ), из МП - циклы 6..8 (ВЫДАЧА).
Рис.9.3. Временная диаграмма МЦ "ВЫДАЧА"
Дефицит внешних выводов МП не позволяет выводить во внешний интерфейс достаточный для эффективного функционирования объем управляющей информации. Для выдачи более полной информации о состоянии МП в текущем МЦ используется мультиплексирование шины данных. В начале каждого МЦ на линии шины данных D[7:0] выдается байт дополнительной управляющей информации (т.н. PSW), разряды которого имеют следующее назначение:
D0 - подтверждение прерывания;
D1 - запись (в ЗУ) или вывод (на УВыв);
D2 - обращение в стек;
D3 - подтверждение останова;
D4 - вывод (на УВыв);
D5 - M1 (считывание из памяти первого байта команды);
D6 - ввод (из УВв);
D7 - чтение (из ЗУ).
Наличие на D[7:0] управляющей информации отмечается специальным выходным сигналом SYNC.
Байт управляющей информации присутствует на шине данных (ШД) один такт, а использоваться может в течение всего МЦ. Поэтому в МПС, использующих информацию PSW, предусматривается специальный, внешний по отношению к МП, регистр-защелка для фиксации PSW.
