ARCHITECTURE DU MICROPROCESSEUR 6809 DE MOTOROLA

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I. Définition: Le microprocesseur noté aussi M.P.U. (Microprocessor unit) ou encore C.P.U. (Central
Processing Unit) est un circuit intègre complexe caractérisé par une très grande intégration, c’est un
circuit LSI (Large Scale Integration) large échelle d’intégration de plusieurs milliers de transistors sur un
carrée de quelques millimètres de coté appelé « puce », il est doté de facultés fonctionnelles
d’interprétation et d’exécutions d’un programme.
FIG 01 : Exemples de Microprocesseurs
II. Rôle du microprocesseur : Le microprocesseur remplit deux fonctions essentielles :
 le traitement des données : On parle d'unité de traitement. Cette fonction est dédiée à l'U.A.L (Unité
Arithmétique et Logique). Elle concerne la manipulation des données sous formes de transfert,
opérations arithmétiques, opérations logiques....
 le contrôle du système : Cette fonction se traduit par des opérations de décodage et d'exécution des
ordres exprimés sous forme d'instruction.
III. Puissance d’un microprocesseur : La notion de puissance est la capacité de traiter un grand nombre
d'opérations par seconde sur de grands nombres et en grande quantité.
Intrinsèquement la puissance se joue donc sur les trois critères suivants:
 La longueur des mots : données et instructions (on parle de largeur du bus des données).
 Le nombre d'octets que le microprocesseur peut adressé (on parle de largeur du bus des adresses).
 La vitesse d'exécution des instructions liée à la fréquence de fonctionnement de l'horloge de
synchronisation exprimée en MHZ.
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6809 DE MOTOROLA

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IV. Présentation du processeur 6809
Le microprocesseur 6809 de chez Motorola est un microprocesseur 8 bits grand successeur du 6800 dont
l'organisation interne est orientée 16 bits.
Il possède 59 instructions (plus de 1460 instructions avec toutes les combinaisons) et il comprend:
 Un bus Data (de données) sur 8 bits;
 Un bus d'adresse sur 16 bits permettant un adressage mémoire de 64 KiloOctets;
 Deux accumulateurs de 8 bits "A" et "B" transformables en 1 accumulateur de 16 bits "D".
 Deux registres d'index de 16 bits "X" et "Y" pour la gestion des piles utilisateur et système.
 Deux registres pointeur de pile de 16 bits "U" et "S";
 Un pointeur de page "DP" de 8 bits servant à l'adressage direct de la mémoire.
 Un registre d'état "CC" sur 8 bits;
 Le compteur de programme sur 16 bits "PC" pointant toujours sur l'adresse que le
microprocesseur doit exécuter.
Il existe deux versions de ce processeur, le 6809 et le 6809E. Leur brochage diffère ainsi que leurs
signaux mais leur jeu d'instruction est identique.
1. Le 6809 possède une horloge interne.
2. Le 6809E à besoin d'une horloge externe.
Le 6809 de Motorola fut au départ produit en versions 1 MHz et 2 MHz, mais des versions plus rapides
furent produites par la suite.
Le 6809 possède 9 modes d'adressage:
 L'adressage inhérent
 L'adressage immédiat
 L'adressage direct
 L'adressage étendu
 L'adressage étendu indirect
 L'adressage relatif court
 L'adressage relatif long
 L'adressage indexé
 L'adressage indexé indirect

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V. Architecture interne du 6809 de Motorola : Voir Figure 02
Le 6809 de Motorola comprend essentiellement :
1. Unité Arithmétique et Logique (UAL) : C’est un circuit complexe qui assure les fonctions :
 Arithmétique (addition et soustraction)
 Logiques (AND, OR ….)
 Comparaison, décalage a droite ou a gauche, incrémentation, décrémentation, mise à 1 ou a 0
d’un bit, test de bit …..
2. Unité de commande (UC) : Elle va chercher dans la mémoire RAM chaque instruction a exécuté, la
décode et généré en conséquence tous les signaux nécessaire pour l’exécution correcte de
l’instruction.
3. Les Registre : Ils sont souvent utilisés pour les stockages provisoires des données, certains ont une
tâche bien précise.
Nous n’étudierons que les registres accessibles à l’utilisateur par la programmation.
FIG 03 : Les registres du 6809 de Motorola
Accumulateur A et B de 8 bits, ou
accumulateur D de 16 bits
7 A 0 0 B 7
15 D 0
15 x 0
15 Y 0
15 S 0
15 U 0
7 DP 0
15 PC 0
7 CCR 0
Registre d’index
X
Registre d’index
Y
Pointeur de pile utilisateur
U
Registre d’adressage de page
DP
Compteur ordinal
PC
Registre de code condition
CCR
Pointeur de pile système S
Registre
Pointeur

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A. L’accumulateur :
Deux accumulateurs de 8 bits A et B transformables en 1 accumulateur de 16 bits, D. Ils sont
utilisés pour les instructions arithmétiques, logiques et de chargement de données 8 bits (ou 16 bits) en
mémoire. Ils sont pour cela entièrement identiques.
L'accumulateur D est en fait la concaténation de A et B, le registre A représentant les poids forts (bits 8
à 15) et B les poids faibles (bits 0 à 7).
L’accumulateur :
 Servira pour toutes les opérations arithmétiques et la plupart des opérations logiques, il contiendra une
opérande au début de l’opération puis le résultat a la fin de cette dernière.
 Recevra les données en prévenance de l’extérieure, ces données étant ensuite reprise de
l’accumulateur pour être rangées en mémoire
 Recevra les données en prévenance de la RAM et destinées a être dirigé vers un périphérique
 D’une manière générale toute opération ou tout transfert d’E/S nécessité un passage par
l’accumulateur
B. Registres d’index X, Y : Ces deux pointeurs de 16 bits chacun d’utilisation parfaitement identique sont
utilisés dans les modes d’adressage indexé, le contenu de ces registres permet de pointer des données, il
est modifiable par addition d’une constante optionnelle ou d’un déplacement codé sur 8 ou 16bits.
C. Registre de Page DP : Un registre de "page mémoire" DP (Direct Page), sur 8 bits, est utilisé pour
adresser des pages en mémoire. Une page est un bloc de 256 mots. Aussi les emplacements mémoire 0 à
255 forment la page 0 de la mémoire. Le 6809 possède un bus d'adresse de 16 bits, cela donne 256 pages.
Le registre DP spécifie le numéro de page, c'est à dire les 8 bits de poids fort d'une adresse (A8-A15). Les
8 autres bits sont indiqués par l'instruction à exécuter. Le registre DP permet une exécution plus rapide
des programmes. Il est automatiquement remis à 00 par un RESET.
D. Registre compteur programme PC : Le contenue de ce registre (16bits) détermine l’adresse de
l’instruction que doit exécuter le processeur, il pointe en permanence l’adresse de la prochaine instruction
a exécuter. L’exécution d’une instruction incrémente automatiquement le compteur programme PC, toute
fois il peut être chargé par une adresse afin d’allé cherché directement une opérande ou faire un saut vert
un sous programme
E. Registres auxiliaires : Ils permettent de limiter les accès à la mémoire, ce qui accélère l’exécution d’un
programme .ils peuvent conserver des informations utilisées fréquemment, des résultats intermédiaires,
ils sont accessibles au programmeur.

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F. Registres d’instruction RI : C’est le registre de destination dans le quel le µP transfert l’instruction a
exécuté a partir de la mémoire, et qui sera ensuite décodé. Le décodage permettra de reconnaître
l’opération a exécuté et des signaux de commande seront envoyer on conséquence pour permettre
l’exécution de l’instruction.
G. Registres pointeurs de pile U, S : Le 6809 possède 2 pointeurs de pile (16bits).
Le pointeur de pile S (système) est utilisé pour les opérations de sauvegarde en cas d'interruption
ou de saut à un sous-programme (Adresse de retour). La pile est un emplacement ou le microprocesseur
sauvegarde le contenu de ses registres internes pendant un certain temps. Elles opèrent en mode dernier
entré-premier sorti (LIFO : Last In - First Out). Le pointeur de pile pointe vers la dernière entée effective
de la pile.
Le pointeur de pile U (User : utilisateur) est utilisé uniquement par le programmeur pour réaliser
des passages d’arguments de ou vers des sous-programmes. La figure3 nous montre le travail du
pointeur S, dans le cas d’une sauvegarde des Registres internes du µP dans la pile système