MICROPROCESSORE 8086-8088

Uno degli aspetti più importanti della programmazione di un microprocessore è costituito dalla tecnica d’indirizzamento. Per tecnica d’indirizzamento si intende il metodo di acquisizione dei dati da elaborare. L’indirizzo a 16 bit dell’operando può essere fornito alla CPU in diversi modi, utilizzando cioè istruzioni differenti. Il modo di indirizzamento dell’operando viene definito dall’op code. Un’appropriata scelta della tecnica di indirizzamento comporta una minore occupazione dello spazio di memoria.

Nella maggioranza dei microprocessori (a 8 bit) il codice operativo vero e proprio è costituito da 6 bit, gli altri due sono dedicati alla definizione della tecnica di indirizzamento dell’operando. Nello Z80 invece il bit dedicato è uno solo, quindi molte istruzioni sono costituite da due codici operativi: i modi di indirizzamento risultano di conseguenza in numero maggiore.

TECNICHE DI INDIRIZZAMENTO

Il microprocessore 8086/8088 L’8086, prima CPU a 16 bit commercializzata da Intel, ancora usata nel mondo industriale, è un microprocessore potente, evoluto e piuttosto versatile. Inizialmente l’ISA dell’8086 e dei primi suoi successori era poco ortogonale, ed è andato migliorando con l’evolversi della famiglia. Può indirizzare direttamente una memoria da 1 MB (1 milione di byte), a differenza dello Z80 che può accedere a 64 KB. È dotato di un set di istruzioni che permette di risolvere semplicemente qualsiasi problema comprese la moltiplicazione e la divisione. Per non deludere i molti utenti che avevano fatto grossi investimenti sui precedenti sistemi utilizzanti microprocessore a 8 bit (8080 e 8085) e quindi allo scopo di creare con questi una perfetta compatibilità, Intel ha costruito contemporaneamente l’8088, quasi identico all’8086 con l’eccezione del bus dati esterno che è a 8 bit. Pertanto quanto esposto in seguito è da ritenersi valido per entrambe le CPU e le eventuali differenze tra le due saranno poste opportunamente in rilievo. L’8086/8088 è un microprocessore in tecnologia HMOS a 40 pin con un clock da 5 e 8 MHz, comunque non inferiore a 2 MHz. Negli anni successivi, utilizzando la tecnologia CHMOS, Intel ha sviluppato una versione più veloce di tutta la famiglia 86, commercializzandola con la sigla iAPX86. Pur avendo un data bus a 16 bit e un address bus a 20 bit, l’8086 ha un numero di pin pari a quello di una CPU a 8 bit. Le tecniche che consentono di avere ugualmente un numero limitato di pin sono fondamentalmente due: encoding e multiplexing. L’encoding consiste nell’attribuire a un gruppo di pin un significato complessivo e non individuale in modo tale che ad ogni configurazione corrisponda una certa funzione. Un esempio di encoding è costituito dai pin s0, s1, s2: insieme rappresentano un codice di stato che identifica un ciclo di bus. Il multiplexing è invece una tecnica che attribuisce al pin un segnale diverso in istante diverso. Per esempio sui piedini contrassegnati dalle sigle AD0-AD15 si prelevano sia i bit dei dati che quelli degli indirizzi. L’8086/8088 può funzionare in due modi differenti: modo minimo e modo massimo. Nel modo minimo il microprocessore lavora singolarmente mentre nel modo massimo può funzionare in multiprocessing o in coprocessing. Il multiprocessing è un sistema di organizzazione che prevede più microprocessori ognuno dei quali elabora un proprio programma e utilizza le risorse globali dl sistema. Il coprocessing, invece, è una tecnica che prevede oltre al microprocessore principale (8086/8088) il coprocessore matematico 8087, in pratica un’altra CPU dedicata unicamente alle operazioni matematiche.

Architettura interna L’8086/8088 da un punto di vista funzionale è costituito essenzialmente da due blocchi, come nella sottostante figura: • BIU (Bus Interface Unit), unità di interfaccia con il bus, chiamato anche processore duale a 16 bit nell’8086 e a 8 bit nell’8088; • EU (Execution Unit) unità di esecuzione chiamato anche processore principale. La EU decodifica ed esegue le istruzioni; la BIU provvede all’interfaccia tra il microproces- -sore e l’ambiente esterno: preleva le istruzioni, legge e scrive in memoria e nei dispositivi di I/O. La caratteristica peculiare della BIU è quella di operare in modo asincrono con la EU; infatti mentre questa esegue la fase di execute, il processore duale preleva le istruzioni succes- -sive dalla memoria e crea una coda (di istruzioni) di tipo pipeline lunga 6 byte nell’8086 e 4 byte nell’8088. Il tempo globale di esecuzione di un’istruzione può risultare notevolmente ridotto sia perché alcune istruzioni sono eseguite completamente all’interno del microprocessore sia perché il funzionamento dei due blocchi è parallelo. La riduzione del tempo di esecuzione non è sempre vera poiché alcuni passi del program- -ma, come ad esempio i salti, richiedono la cancellazione, ai fini di una nuova ricomposi- -zione, dell’accodamento delle istruzioni stesse. I registri I registri interni al microprocessore, mostrati nella figura a lato, sono tutti a 16 bit e pos- -sono essere classificati come: • registri generali; • registri puntatori; • registri indice; • registri segmento; • registro di stato. I registri generali appartengono alla EU e sono impiegati per memorizzare tempora- -neamente i risultati intermedi delle elabo- -razioni: • AX, Accumulator eXtended (accumulatore esteso); • BX, Base eXtended (base esteso); • CX, Counter eXtended (contatore esteso); • DX, Data eXtended (dati esteso). Ognuno può essere utilizzato sia come un unico registro a 16 bit (in tal caso è indicato nell’istruzione con la X) sia come una coppia a 8 bit, come nella tabella a lato. Ogni registro generale può essere usato per una qualsiasi operazione anche se in particolare AX e DX sono dedicati alla moltiplicazione, alla divisione e alle operazioni di I/O per dati a 16 bit.

Insieme dei registri interni del microprocessore 8086.

Se il formato dei dati è invece di un byte, i registri dedi- -cati alle operazioni prima menzionate sono AH e AL. Infine BX viene adoperato preferibilmente come memo- -ria per l’indirizzo base nell’indirizzamento indiretto e CX come contatore.