КР580ВМ80А — 8-разрядный микропроцессор. Микросхема КР580ВМ80А — функционально законченный однокристальный параллельный микропроцессор с фиксированной системой команд, применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления. Микропроцессор имеет раздельные 16-разрядный канал адреса и 8-разрядный канал данных. Канал адреса обеспечивает прямую адресацию внешней памяти объёмом до 65536 байт, 256 устройств ввода и 256 устройств вывода. Это аналог микропроцессора Intel i8080A (1974 год). Также существовал более ранний микропроцессор 580ИК80, выпускавшийся в планарном корпусе. Микропроцессор является основным элементом микропроцессорного комплекта серии КР580. Разработка Киевского НИИ микроприборов, руководитель направления — Кобылинский А. В. С 1978 года выпускался в различных вариантах (наиболее раннее из упоминаний — использован в прототипе компьютера СМ1800, 1979 год). В состав блока регистров входят: 16-разрядный регистр адреса (РС), 16-разрядный регистр указателя стека (SP), 16-разрядный регистр временного хранения (WZ), 16-разрядная схема инкремента-декремента, и шесть 8-разрядных регистров общего назначения (РОН) — B, C, D, E, H, L которые могут использоваться и как три 16-разрядных регистра — BC, DE, HL.

Характеристики

Процессор содержит 4500 транзисторов по технологии 6 мкм n-МДП (данные для i8080, но для КР580ВМ80А должны быть аналогичными).

Штатная тактовая частота для процессора К580ИК80А — 2 МГц, для КР580ИК80А и КР580ВМ80А — до 2,5 МГц (теоретически позволяет работать на более высокой частоте). Каждая команда выполняется за 1…5 машинных циклов, каждый из которых состоит из 3…5 тактов. Таким образом средняя производительность оценивается на уровне 200…300 тыс. оп/c на частоте 2 МГц.

16-разрядная шина адреса (обеспечивает прямую адресацию внешней памяти объёмом до 64 Кбайт и 256 устройств ввода/вывода) и 8-разрядная шина данных микропроцессора раздельные.

Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) В 8-разрядном АЛУ предусмотрена возможность выполнения четырёх арифметических операций, четырёх видов логических, а также четырёх видов циклического сдвига. При выполнении этих операций одним из операндов служит содержимое аккумулятора и результат операции помещается в аккумулятор. Циклический сдвиг выполняется только над содержимым аккумулятора. Предусмотрена возможность выполнения арифметических операций над десятичными числами.

Буферы данных и буферы адреса обеспечивают связь центрального процессора с внешними шинами данных и адреса. Использование буферов с тремя состояниями позволяет процессору отключаться от внешних шин, предоставляя их в распоряжение внешних устройств, а также позволяет использовать одну и ту же шину как для приёма данных так и для передачи.

Регистры данных Для хранения участвующих в операциях данных предусмотрено семь 8-разрядных регистров.

• Регистр А, называемый аккумулятором, предназначен для обмена информацией с внешними устройствами, при выполнении арифметических, логических операций и операций сдвига он служит источником операнда, в него помещается результат выполненной операции.

• Шесть других регистров, обозначенных B, C, D, E, H и L, образуют так называемый блок регистров общего назначения РОН. Эти регистры могут использоваться как одиночные 8-разрядные регистры. В случаях, когда возникает необходимость хранить 16-разрядные двоичные числа, они объединяются в пары BC, DE и HL.

Регистр признаков (РП) — 5-разрядный регистр предназначен для индикации результатов выполнения некоторых операций. Пять триггеров этого регистра имеют следующее назначение:

• Z — триггер нулевого результата
• CY — триггер переноса из старшего разряда
• S — триггер знака
• P — триггер четности
• С' (AC) — триггер вспомогательного переноса из третьего разряда

В регистр команд поступает первый байт команды содержащий код операции.

Указатель стека служит для адресации особого вида памяти, называемого стеком в котором хранятся адреса возврата к прерванным подпрограммам.

Счётчик команд (адреса) указывает адрес где находится в памяти очередной байт команды.

Варианты

Изначально выпускался под названием К580ИК80 (без буквы А), представляя собой "клон" i8080 в 48-выводном планарном металлокерамическом корпусе.

Впоследствии был выпущен вариант для широкого применения, КР580ИК80А, являющийся полным "клоном" i8080A — в стандартном пластиковом корпусе 2123.40-1 (аналог PDIP40), с цоколёвкой, соответствующей оригинальному i8080A. В 1986 году, после изменения советской системы обозначений микросхем (ГОСТ 18682-73), стал именоваться КР580ВМ80А, получивший наибольшую известность.

Помимо процессора КР580ВМ80А, ориентированного на широкое применение, выпускался "военный вариант" — 580ВМ80 (без букв К и А). Он отличался исполнением в металлокерамическом корпусе 2123.40-6 (аналог CDIP40), и являлся "клоном" i8080 (тактовая частота — 2 МГц).

Изначально выпускался НПО «Кристалл» (г. Киев, Украина), впоследствии на заводах «Днепр» (г. Херсон, Украина), «Квантор» (Тернопольская обл., Украина), «Родон» (г. Ивано-Франковск, Украина), «Квазар» (г. Киев, Украина), «Электроприбор» (г. Фрязино, Россия).

Особенности

Для выработки тактовых сигналов по спецификации рекомендовалось применять внешнюю микросхему КР580ГФ24.

Так же, как и предшественник 580ИК80, процессор требовал трёх источников питания: −5В, +12В и +5В, но мог работать от одного источника +5В при подаче +5В вместо +12В и "земли" вместо −5В (недокументированная особенность).

КР580ВМ80А имеет 12 недокументированных команд (аналогично 8080). Опкоды #08, #10, #18, #20, #28, #30, #38 являются аналогами операции NOP; опкод #CB является аналогом JMP; опкоды #DD, #ED, #FD являются аналогами CALL; опкод #D9 является аналогом RET.

В компьютере Радио 86РК выход разрешения прерывания использовался как однобитный порт вывода для генерации звука.

Дальнейшее развитие

ИМ1821ВМ85А

Также, как и для оригинального Intel 8080, дальнейшим развитием явился выпуск "клона" Intel 8085. В СССР он назывался ИМ1821ВМ85А и ИКР1821ВМ85А.

КР580ВМ1

Также существует микропроцессор КР580ВМ1^[1],[2]  — значительно улучшенная и более быстрая версия КР580ВМ80А. Прямых зарубежных аналогов нет. Штатное одинарное питание +5 В. Частота до 5 МГц. Выпускался на киевском заводе «Квазар».

Процессор позволяет адресовать память до 128К, при этом память состоит из двух банков — основного и дополнительного. Основной банк может использоваться для хранения данных и выборки команд, а дополнительный банк — только для хранения данных. Команды SMF0 и SMF1 устанавливают текущий банк. Номер банка отображается в слове состояния процессора.

Система команд КР580ВМ1 расширена по сравнению с КР580ВМ80А. Имеются несколько новых команд, также введены префиксы. Префикс замены банка памяти MB (опкод 28H) позволяет временно переключить банк памяти, префикс замены набора RS (опкод 38H) позволяет использовать альтернативную пару регистров H1L1. Префикс CS (тот же опкод 28H) модифицирует действие команд DAD, DSUB, DCMP^[3].

ИС работает в двух режимах: режим 0 — обычный режим эмуляции (вывод CO подключен в выводу «общий») применяется при работе в однопроцессорных системах, реализует адресацию памяти до 64кб и до 256 устройств ввода/вывода, а также обмен данными через 8-разрядный канал данных, режим 1 — расширенный режим непосредственного формирования сигналов управления обменом (вывод CO подключен к выводу +5В) применяются в мультипроцессорных системах сложной конфигурации, реализует адресацию памяти до 128КБ." При работе ИС в режиме 0 выводы 15 и 28 должны оставаться свободными. C0 — 11 вывод 15 — признак обращения к УВВ и ЗУ IO/M 28 — расширение памяти EXM

Z80 и "клоны"

Позднее сразу на нескольких заводах был налажен выпуск "клона" Zilog Z80. Имел названия Т34ВМ1 и КР1858ВМ1 (Ангстрем). Вероятно, потребность в нём возникла в связи с широким распространением персональных компьютеров Sinclair ZX Spectrum. Также многие заводы занимались только корпусированием готовых кристаллов, например тайваньских или немецких U880, а не выпускали их.

Использование

В своё время данный процессор приобрёл широкую популярность для построения различных контроллеров, терминалов и персональных компьютеров, например:

• Радио 86РК
• Орион-128
• Микроша
• Апогей БК-01
• Башкирия-2М
• Вектор-06Ц
• Ириша
• Корвет ПК8010/ПК8020
• Львов ПК-01
• Партнер 01.01
• ПК8000 (Сура, Веста, Хобби)
• СМ-1800
• Специалист
• ЮТ-88 и т. д.

Также он применялся в ряде советских игровых автоматов, например в ТИА-МЦ-1. Известно мелкосерийное применение в ранних версиях телефонов с автоматическим определителем номера.

См. также

• Микропроцессорный комплект серии КР580

Примечания