Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

Не буду подробно описывать устройство микросхемы 6800 компании Motorola, поскольку ее конструкция и функционал во многом аналогичны соответствующим аспектам процессора 8080. На следующей схеме изображены ее 40 контактов.

Контакт VSS подключается к земле, VCC — к источнику питания с напряжением пять вольт. Как и процессор 8080, микросхема 6800 предусматривает 16 выходных адресных сигналов и восемь сигналов для данных, работающих как на ввод, так и на вывод. Есть сигналы RESET и R/W (чтение/запись). На вход IRQ подается сигнал запроса на прерывание (interrupt request). Считается, что система синхронизации в микросхеме 6800 устроена гораздо проще, чем в процессоре 8080. Чего в микросхеме 6800 нет, так это понятия портов ввода/вывода. Адреса всех устройств ввода и вывода принадлежат общему адресному пространству 6800.

Микросхема 6800 предусматривает 16-битный счетчик команд, 16-битный указатель стека, 8-битный регистр состояния (для флагов) и два 8-битных аккумулятора, называемых A и B.

В качестве аккумулятора, а не простого регистра рассматривается В, поскольку его можно использовать так же, как и A. Однако дополнительных 8-битных регистров в такой микросхеме нет.

Вместо этого 6800 предполагает 16-битный индексный регистр , который может использоваться для хранения 16-битного адреса, подобно паре регистров HL в 8080. Для многих команд адрес может вычисляться путем суммирования значения их индексного регистра и байта, который следует за кодом команды.

Несмотря на то что микросхема 6800 выполняет примерно те же операции, что и процессор 8080 (загрузка, сохранение, сложение, вычитание, сдвиг, переход, вызов), коды команд и соответствующие им мнемокоды у этих чипов совершенно разные. В следующей таблице, например, перечислены команды перехода из набора микросхемы 6800.

Код

Команда

Значение

20h

BRA

Переход

22h

BHI

Переход, если больше

23h

BLS

Переход, если меньше или равно

24h

BCC

Переход, если переноса нет

25h

BCS

Переход, если перенос есть

26h

BNE

Переход, если не равно

27h

BEQ

Переход, если равно

28h

BVC

Переход, если нет переполнения

29h

BVS

Переход, если есть переполнение

2Ah

BPL

Переход, если плюс

2Bh

BMI

Переход, если минус

2Ch

BGE

Переход, если больше или равно 0

2Dh

BLT

Переход, если меньше 0

2Eh

BGT

Переход, если больше 0

2Fh

BLE

Переход, если меньше или равно 0

В микросхеме 6800 не используется флаг четности, однако в отличие от 8080 в ней предусмотрен флаг переполнения. Некоторые из перечисленных команд перехода зависят от комбинаций флагов.

Разумеется, наборы команд 8080 и 6800 различаются. Эти два процессора были спроектированы примерно в одно и то же время двумя разными группами инженеров в двух разных компаниях. Эта несовместимость означает, что ни один из этих процессоров не может выполнить машинный код, написанный для другого. Кроме того, программа, написанная на языке ассемблера одного процессора, не может быть преобразована в коды команд другого. О написании компьютерных программ, работающих на нескольких процессорах, мы поговорим в главе 24.

Существует еще одно интересное различие между 8080 и 6800: в обоих микропроцессорах команда LDA загружает в аккумулятор значение из указанной ячейки памяти. В 8080, например, следующая последовательность байтов загружает в аккумулятор байт из ячейки 347Bh.

Теперь сравните эту последовательность с командой LDA для процессора 6800, использующей так называемый расширенный режим адресации.

Эта последовательность байтов загружает в аккумулятор A байт из ячейки 7B34h.

Различие не сразу бросается в глаза. Конечно, вы ожидали, что коды команд будут разными: 3Ah для 8080 и B6h для 6800. Однако эти два микропроцессора также по-разному обрабатывают адрес, который следует за кодом операции. Процессор 8080 предполагает, что первым должен идти младший байт, за которым следует старший, а процессор 6800 — что первым должен идти старший байт.

Это принципиальное различие между микросхемами Intel и Motorola по части хранения многобайтных значений так и не было преодолено . Микропроцессоры Intel по сей день продолжают сохранять многобайтные значения, начиная с младшего байта, а микропроцессоры Motorola — начиная со старшего байта.

Эти два порядка известны как «от младшего к старшему» (little-endian, способ Intel) и «от старшего к младшему» (big-endian, способ Motorola). Прежде чем спорить, какой из методов лучше, имейте в виду, что термины Big-Endian («тупоконечник») и Little-Endian («остроконечник») взяты из книги Джонатана Свифта «Путешествия Гулливера» и связаны с войной между Лилипутией и Блефуску, разгоревшейся из-за разногласий относительно того, с какого конца следует разбивать вареное яйцо: с острого или с тупого. Этот спор не имеет смысла. (С другой стороны, признаюсь, что подход, который я использовал в компьютере из главы 17, не кажется мне предпочтительным!) Хотя ни один из приведенных методов не может считаться правильным, разница между ними создает дополнительную проблему несовместимости при обмене информацией между системами, основанными на этих различающихся принципах.

Что же стало с двумя классическими микропроцессорами? Процессор 8080 был положен в основу того, что некоторые люди называли первым персональным компьютером, хотя его правильнее было бы назвать первым домашним компьютером. Это был «Альтаир 8800» (Altair 8800), фотография которого украсила обложку журнала Popular Electronics в январе 1975 года.

Если вы внимательно рассмотрите этот компьютер, то заметите на передней панели уже знакомые индикаторы и переключатели. Это тот же примитивный «пульт управления», который я предложил для массива RAM в главе 16.

Вслед за процессором 8080 были выпущены микросхемы Intel 8085 и Z-80 компании Zilog, конкурента Intel, основанного ее бывшим сотрудником Федерико Фаджином, который сделал существенный вклад в разработку микросхемы 4004. Процессор Z-80 был полностью совместим с 8080, но предусматривал множество дополнительных полезных команд. В 1977 году чип Z-80 был использован в микрокомпьютере компании Radio Shack TRS-80 Model 1.

Кроме того, в 1977 году компания Apple Computer Company, основанная Стивом Джобсом и Стивом Возняком, представила компьютер Apple II, в котором вместо 8080 и 6800 использовался малобюджетный чип 6502 компании MOS Technology — усовершенствованная версия микросхемы 6800.