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也是一个微型计算机(制单微型计算机总线板机寄存器)

神尊大人 2024-11-05 10:34:09 0

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INTEL 8080 CPU来头很大吗?

还真是。

我们先看看它的发展历史,了解其硬件特性!

也是一个微型计算机(制单微型计算机总线板机寄存器) 99链接平台
(图片来自网络侵删)

然后再根据我们了解到的,绘制一下单板机的电路,再猜测一下它的制作成本。

CPU发展背景

1971年

英特尔发布了著名的4004 CPU。

1972年

英特尔发布了8008 CPU。

它是一款单芯片的TTL电平兼容PMOS工艺8位处理器,采用冯架构,寻址能力16KB。

它被认为是现代x86架构的起源。

1974年

英特尔8080 CPU问世。

它改进了8008的一些问题,将直接寻址空间扩大到64KB。

增加了中断处理机制,且拥有了寄存器对操作能力,一次可以转移或者向数据栈操作16位二进制数。

它的指针栈和数据栈全部转移到外部的RAM里,栈基地址由SP寄存器寻址。
发展到8086之后变成了数据、堆栈、代码、辅助四个基地址 指针 寄存器。

就是这款CPU,为后来的8080总线协议、处理器兼容性、扩展存储奠定了基础,该总线形式一直沿用到8085,8086等CPU。

值得注意的是,它的寄存器堆上有W和Z,这两个只是中转寄存器,用于复杂指令过程中的暂存,不对程序暴露。

设计特点

8080采用双列直插DIP-40封装,供电为三组:+5V主电,+12V时钟电源、-5V辅助电源(供内部动态逻辑部分使用)

引脚排列如下图:

一般CPU都有三大总线:地址总线、控制总线、数据总线。

8080也不例外。

但就如同8085的地址、数据线复用,CDP1802的高低位地址线复用一样。

引脚不够用的8080也采用了复用总线,但很有特色:它是数据总线和控制总线复用。

在每个指令周期,凡涉及到外部存储器或IO读写的,都先把控制信号通过锁存器输出。

一般可以使用INTEL 8212 锁存器,配合一些逻辑门和三态门,完成控制总线的复用,以及数据总线的驱动。

如下图所示:

IOW、IOR是IO口空间(256)的读写信号,MEM W、MEM R是存储器(RAM和ROM)的读写信号。

另外,8080需要两个相位的时钟信号,手册中给出了分立方案,但一般使用8224时钟信号发生器来生成时钟和复位信号。

如下图所示:

同理,控制总线和数据总线复用控制器也可以使用8228芯片。

电路设计图

综上所述,本设计采用8080A CPU,8224时钟信号发生器、8228总线驱动器等芯片,完成了8080 CPU最小系统和单板机的构建。

原理图

在256 byte的IO寻址空间内,分配了扫描显示数码管,LCD1602,MC6850通用异步串行数据收发器(UART),SN76489音频发生器等。

PCB图

BOM表

单板机硬件参数:32KB ROM + 32KB RAM,自带硬件串口、数码管、扫描键盘、LCD1602 、SN76489音频发生器。

实物图

你觉得这个单板机的成本有多少?

参考资料:

[1]https://oshwhub.com/king13478509115/d8080a-sbc

— 完 —

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