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1700414006 计算机是怎样跑起来的 [:1700412638]
1700414007 计算机是怎样跑起来的 3.3 Z80 CPU的寄存器结构
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1700414009 这里先稍微复习一下第2章的内容。计算机的硬件有三个基本要素,CPU、内存和I/O。CPU负责解释、执行程序,从内存或I/O输入数据,在内部进行运算,再把运算结果输出到内存或I/O。内存中存放着程序,程序是指令和数据的集合。I/O中临时存放着用于与周边设备进行输入输出的数据
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1700414011 复习就到这里,下面来扩充所学到的知识。既然数据的运算是在CPU中进行的,那么在CPU内部就应该有存储数据的地方。这种存储数据的地方叫做“寄存器”。虽然也叫寄存器,但是与I/O的寄存器不同,CPU的寄存器不仅能存储数据,还具备对数据进行运算的能力。CPU带有什么样的寄存器取决于CPU的种类。Z80 CPU所带有的寄存器如图3.2所示(A,B,C,D,E,F,H,L每个寄存器都带有一个辅助寄存器,本节忽略了对它们的介绍)
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1700414013 图3.2 Z80 CPU的寄存器
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1700414018 A、B、C、D等字母是寄存器的名字。在汇编语言中,可以将寄存器的名字指定为操作数
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1700414020 IX,IY,SP,PC这4个寄存器的大小是16比特,其余寄存器大小都是8比特。寄存器的用途取决于它的类型,有的指令只能将特定的寄存器指定为操作数
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1700414022 举例来说,A寄存器也叫做“累加器”,是运算的核心。所以连接到它上面的导线也一定会比其他寄存器多。F寄存器也叫做“标志寄存器”,用于存储运算结果的状态,比如是否发生了进位、数字大小的比较结果等。PC寄存器也叫做“程序指针”,存储着指向CPU接下来要执行的指令的地址。PC寄存器的值会随着滴答滴答的时钟信号自动更新,可以说程序就是依靠不断变化的PC寄存器的值运行起来的。SP寄存器也叫做“栈顶指针”,用于在内存中创建一块称为“栈”的临时数据存储区域
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1700414024 既然已经熟悉了寄存器的功能,下面就开始介绍代码清单3.2的内容。这段程序大体上可以分为两部分–“设定Z80 PIO”和“与Z80 PIO进行输入输出”。Z80 PIO带有两个端口(端口A和端口B),用于与周边设备输入输出数据。首先必须为每个端口设定输入输出模式,这里端口A用于接收由指拨开关输入的数据,为了实现这个功能,需要如下的代码
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1700414026 LD A,207
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1700414028 OUT (2),A
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1700414030 LD A,255
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1700414032 OUT (2),A
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1700414034 这里的207和255是连续向Z80 PIO的端口A控制寄存器(对应该I/O的地址编号为2)写入的两个数据。虽然使用OUT指令可以向I/O写入数据,但不能直接把207和255这样的数字作为OUT指令的操作数,操作数必须是已存储在CPU寄存器中的数字,这是汇编语言的规定。
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1700414036 于是,先通过指令LD A 207把数字207读入到寄存器A中,再通过指令OUT (2),A把寄存器A中的数据写入到I/O地址所对应的寄存器中。像(2)这样用括号括起来的数字,表示的地址编号,端口A控制寄存器的I/O地址是2号
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1700414038 一旦把207写入到端口A控制寄存器,Z80 PIO就明白了“哦,想要设定端口A的输入输出模式啊!”而通过接下来写入的255,Z80 PIO就知道“要把端口A设定为输入模式”
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1700414040 同样地,通过下面的程序可以将端口B设定为输出模式
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1700414042 LD A,207
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1700414044 OUT (3),A
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1700414046 LD A,0
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1700414048 OUT (3),A
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1700414050 先把207写入端口B控制寄存器(对应的I/O地址为3号)然后写入0,这个0表示要把端口B设定为输出模式,应该使用什么样的数字设定端口,在Z80 PIO的资料上有说明。用207,255,0这样的数字表示功能设定参数,这也是为了适应计算机的处理方式
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1700414052 完成了Z80 PIO的设定后,就进入了一段死循环处理,用于把由指拨开关输入的数据输出到LED。为了完成这个功能,需要如下的代码:
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1700414054 LOOP:   IN A,(0)
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