Ruolo dei latch nel microprocessore 8086
Latch nell'8086: memorizzazione temporanea e sincronizzazione
Il microprocessore 8086 utilizza vari latch come elementi costitutivi fondamentali per tenere indirizzi, dati, istruzioni e segnali di controllo durante i cicli di bus e l'esecuzione delle istruzioni. I latch sono elementi di memorizzazione sensibili al livello che catturano l'input quando abilitati e lo mantengono fino al successivo enable.
Funzioni chiave dei latch nell'8086
1. Latch di indirizzo (Demultiplexing AD0–AD15)
L'8086 multiplexa indirizzo e dati sugli stessi 16 pin (AD0–AD15). Durante T1 di un ciclo di bus, l'indirizzo inferiore a 16 bit appare su AD0–AD15. L'impulso ALE (Address Latch Enable) attiva i latch esterni 74LS373 (o 8282/8283) per catturare questo indirizzo. L'indirizzo bloccato rimane stabile sul bus di indirizzo di sistema (A0–A15) per il resto del ciclo (T2–T4) mentre AD0–AD15 passano ai dati.
2. Latch di indirizzo superiore (A16–A19)
I 4 bit di indirizzo superiori (A16–A19) sono multiplexati con segnali di stato (S3–S6) su pin separati. Vengono bloccati in modo simile usando ALE (o un segnale dedicato) per fornire l'indirizzo fisico completo a 20 bit.
3. Latch di dati (Bus Transceivers)
Latch/transceiver bidirezionali (es. 74LS245, 8286/8287) bufferizzano il bus di dati (D0–D15). Isolano la CPU dalla capacità del bus di sistema e tengono i dati di lettura abbastanza a lungo perché la CPU li campioni, o tengono i dati di scrittura dalla CPU finché la memoria/l'I/O li cattura.
4. Latch della coda di istruzioni (Prefetch Queue)
L'Unità Interfaccia Bus (BIU) dell'8086 contiene una coda FIFO di istruzioni da 6 byte implementata con latch/flip-flop. Pre-recupera byte di istruzione mentre l'Unità di Esecuzione (EU) è occupata, abilitando il pipelining.
5. Latch di segnali di controllo
I segnali di controllo interni (es. interrupt acknowledge, segment register select, ALU operation select) sono bloccati dalle uscite della microcode ROM per mantenere un controllo stabile durante le istruzioni multi-ciclo.
6. Latch di interrupt
Flip-flop attivati sul fronte (non latch sensibili al livello) sugli ingressi INTR e NMI catturano le richieste di interrupt. Il latch INTR viene cancellato dal ciclo INTA; il latch NMI è attivato sul fronte e non mascherabile.
7. Latch di arbitrato bus (HOLD/HLDA)
I latch tengono la richiesta HOLD e generano HLDA (Hold Acknowledge) dopo il completamento del ciclo di bus corrente, concedendo il controllo del bus a DMA o a un'altra CPU.
Sommario
Senza i latch per demultiplexare il bus indirizzo/dati e tenere i segnali attraverso i cicli di clock, l'architettura di bus time-multiplexed dell'8086 non potrebbe funzionare. Consentono alla CPU di condividere pin per scopi diversi in momenti diversi, riducendo il numero di pin e il costo del package.