認識Intel 8080微處理器

目錄

1. 簡介
2. 認識Intel 8080
   1. 8080的設計與製造
   2. 8080的特點與優勢
   3. 8080的程式模型
3. 8080的寄存器
   1. 8080的寄存器介紹
   2. 寄存器的使用方法和功能
4. 8080的指令和程式碼
   1. 了解8080的指令集
   2. 8080的指令格式和編碼方法
   3. 8080的常見指令示例和程式碼
5. 8080的輸入輸出系統
   1. 8080的輸入輸出端口介紹
   2. 8080的輸入輸出系統工作原理
6. 8080的應用和影響
   1. 8080在早期微型計算機中的應用
   2. 8080對計算機歷史的影響和衍生品
7. 總結
8. 常見問題解答
9. 參考資料

認識Intel 8080

Intel 8080是Intel設計和製造的第二款8位微處理器，於1974年4月發布。它是對早期的8008設計進行擴展和增強，儘管沒有二進制兼容性。8080的初始時鐘頻率限制為2 MHz，並且常見指令的執行時間為4、5、7、10或11個週期，這意味著它的實際運行速度為每秒數十萬條指令。

8080的特點與優勢

8080有時被稱為“第一款真正可用的微處理器”，儘管早期的微處理器用於計算器、收銀機、計算機終端、工業機器人等應用。8080的架構對Intel的8086 CPU架構產生了很大的影響，從而產生了x86家族的處理器。

8080需要兩個支持芯片來正常運行，即i8224時鐘發生器/驅動器和i8228總線控制器，並使用非飽和增強負載NMOS實現，除了主要的TTL兼容+5 V供電之外，還需額外的+12 V和-5 V供電。

8080的寄存器

8080微處理器具有七個8位寄存器，其中A是主要的8位累加器，其他六個寄存器可以作為獨立的8位寄存器，也可以作為三個16位寄存器對。某些指令還允許將HL寄存器對用作16位累加器，而M偽寄存器可以在幾乎任何其他寄存器可以使用的地方使用，指的是HL對應的內存地址。它還具有一個16位堆棧指針寄存器和一個16位程序計數器。

8080的指令和程式碼

與許多其他8位微處理器一樣，所有指令都以一個字節的方式編碼，以簡化操作。其中一些指令後面跟隨着一個或兩個數據字節，可以是立即操作數，內存地址或端口號。像更大的處理器一樣，它具有自動CALL和RET指令，用於多級程序調用和返回，以及保存和恢復機器堆棧上的任何16位寄存器對的指令。還有八個一個字節的CALL指令，用於位於固定地址00h、08h、10h等的子程序。這些指令旨在由外部硬件提供，以調用相應的中斷服務例程，但通常也被用作快速系統調用。最複雜的命令是XTHL，用於將寄存器對HL與堆棧指針指示的地址中存儲的值互換。

8080的輸入輸出系統

8080支持最多256個輸入/輸出端口，通過專用的I/O指令訪問這些端口。這種I/O映射方案被視為一種優勢，因為它釋放了處理器有限的地址空間。許多CPU架構使用所謂的內存映射I/O，其中一個共同的地址空間用於RAM和外設芯片。這樣可以省去專用的I/O指令的需要，但這樣的設計缺點在於必須使用特殊的硬件將等待狀態插入，因為外設通常比內存慢。不過，在某些簡單的8080計算機中，I/O確實被像內存單元那樣地址化，“內存映射”，使I/O命令無人使用。I/O地址也可以利用處理器將相同的8位端口地址輸出到低位和高位地址字節的事實。類似的I/O端口方案也被用於向後兼容的Zilog Z80和Intel 8085以及緊密相關的x86系列微處理器。

8080的應用和影響

8080被用於許多早期微型計算機，如MITS Altair 8800計算機，Processor Technology SOL-20終端計算機和IMSAI8080微型計算機，是運行CP/M操作系統的機器的基礎。即使在1979年，Z80和8085處理器推出後，8080的五家製造商每月也以每單位約3到4美元的價格銷售約50萬個單位。最早的單板微型計算機，如MYCRO-1和dyna-micro，都是基於Intel 8080的。80年代末，位於加利福尼亞州聖地亞哥的Cubic-Western Data公司將8080用於自動收費系統中，該系統定制設計用於全球各地的大眾交通系統。8080在最初的工業應用中是DatagraphiX Auto-COM系列產品的“大腦”，該系列產品將用戶的大量數據從捲軸磁帶上獲取並轉換成微縮片。 Auto-COM儀器還包括整個自動化的微薄切割、處理、洗滌和乾燥子系統-這在當時和21世紀都是一項非常高的成就，只用一個8位微處理器以不到1 MHz的時鐘速度和64 KB的內存限制就能成功完成。此外，一些早期的街機視頻遊戲也是基於8080微處理器構建的，其中最受歡迎的一款是《Space Invaders》。

總結

Intel 8080是一個重要的8位微處理器，為早期的微型計算機奠定了基礎，並對計算機歷史產生了深遠的影響。8080具有獨特的特點和優勢，並在各種應用中得到廣泛使用。它的指令集和程式碼結構簡單易懂，使其在程序編寫和開發方面很具優勢。隨著8080的成功，它的設計思想和指令集影響了後來的微處理器和計算機系統，成為x86家族的基礎。8080在各個領域的應用使其成為計算機歷史上的一個重要里程碑，並揭開了個人計算機時代的序幕。