ＣＰ／ＭがＴＫ－８０互換のワンボードマイコンの上で復活します
ＮＤ８０ＺⅢとＭＹＣＰＵ８０の上でＣＰ／Ｍが走ります！
［第２８７回］
●どうすればアドレスセットでの誤動作を回避することができるのでしょうか？
前回ロジアナ波形で実証しましたように、ＩＭＳＡＩ８０８０のフロントパネル回路を踏襲したＲＥＡＤ（アドレスセット＆リード）回路は、ＣＰＵがＺ８０系である場合にはＺ８０で拡張された命令が仇となって誤動作してしまうことがあります。
前回までのところではＲＥＡＤ回路についてのみ検証してきましたが、拡張命令のゆえに誤動作してしまうという点ではＣ３Ｈ（ＪＰ命令）の代わりに００Ｈ（ＮＯＰ）を挿入するＲＥＡＤ ＮＥＸＴ回路でも全く同じです。
前回までの説明をもういちど以下に整理してみます。
ＣＰＵが命令コードを読み込むときは、そのマシンサイクルがＯＰコードフェッチであることを示す信号としてＭＲＥＱ、ＲＤとともにＭ１がアクティブになります。
ＩＭＳＡＩ８０８０のフロントパネル回路を踏襲したＥ－８０（仮称）ミニコンのＲＥＡＤ回路はそのＭ１の期間にデータバスに強制的にＪＰ命令のＯＰコードＣ３Ｈを挿入することで、パネルスイッチで設定したアドレスにＣＰＵを強制的にＪＰさせて、結果的にパネルスイッチで設定した値をアドレスＬＥＤに表示させます。
それはＣＰＵが８０８０であるときはそのまま正しく行われるのですが、ＣＰＵがＺ８０系の場合には、誤動作してしまう可能性があります。
Ｚ８０で拡張された命令の多くは２バイトのＯＰコードをもっており、Ｍ１（ＯＰコードフェッチ）も２回連続して行われます。
たとえばＩＮ Ａ，（Ｃ）の命令コードＥＤ７８はＥＤも７８もともにＯＰコードです。
もしもＣＰＵが第一のＯＰコードＥＤを読み込んだあと、次の第二のＯＰコード７８を読もうとしているときに、データバスにＣ３Ｈを挿入した場合には、ＣＰＵはそれをＪＰ命令としてではなく、ＥＤＣ３という２バイトの拡張命令コードとして読み取ってしまいます。
ＥＤＣ３という命令コードは存在しないため、Ｅ－８０（仮称）ミニコンのＣＰＵ、Ｚ８Ｓ１８０では未定義命令割込みが発生して００００Ｈに無条件ジャンプしてしまいます。
結果としてパネルスイッチの値はアドレスＬＥＤに表示されないことになります。
この例の場合にはたまたまＥＤＣ３が未定義命令コードなので、そのような結果になりましたが、未定義命令コードにならない場合でも誤動作してしまうことには違いはありません。
たとえばＣＢＣ３としてＣＰＵが読み取った場合、それはＳＥＴ ０，Ｅとして実行されますからその場合でもＪＰ命令は実行されず、やはりパネルスイッチの値はアドレスＬＥＤには表示されません。
Ｃ３Ｈの代わりに００Ｈを挿入することで行われるＲＥＡＤ ＮＥＸＴ回路についても同じことが言えます。
たとえばＥＤ００は未定義命令コードなのでＥＤＣ３と同じことが起きますし、ＣＢ００はＲＬＣ Ｂとして実行され、ＲＥＡＤ ＮＥＸＴで期待されるように次のアドレスがアドレスＬＥＤに表示されることにはなりません。
このような誤動作は拡張命令の２番目のＯＰコードフェッチサイクルでＷＡＩＴが検出され、そこでＣＰＵが停止してしまった場合に発生します。
２番目のＭ１（ＯＰコードフェッチサイクル）で停止してしまっても、そこでリセットすればＣＰＵは必ずアドレス００００Ｈの命令を読むところで停止しますから（Ｅ－８０（仮称）ミニコンのフロントパネル回路では、ＷＡＩＴ信号はリセットスイッチによっても解除されない仕組みになっています）、そのときＣＰＵは最初のＭ１で停止していることになり、上で説明したような誤動作は発生しません。
ですから、パネルスイッチのＲＥＡＤ、ＲＥＡＤ ＮＥＸＴ等を操作するのに先立ってまずリセットスイッチを押すという手順を徹底すれば、この問題は解決します。
パネルスイッチの機能から考えると、ＳＴＯＰ後にいきなりＲＥＡＤ ＮＥＸＴ、ＷＲＩＴＥ、ＷＲＩＴＥ ＮＥＸＴの各操作をすることは通常は考えられません。
問題は新たなアドレスをパネルスイッチから設定するＲＥＡＤの操作にしぼられると思います。
パネルスイッチを操作するモード（パネルモード）では、多くの場合プログラムは００００Ｈから書き始めることになると思いますし、プログラムの実行を開始するときも００００Ｈからスタートすることになると思います。
アドレスを００００Ｈに設定する一番簡単な方法はリセットすることです。
ですから、００００Ｈ以外のアドレスを設定する場合でも、まず先にリセットしてから、パネルスイッチをそのアドレスに設定してＲＥＡＤスイッチを押す、という操作ルールにすることにはそれほど違和感はないかと思います。
ただ操作に慣れてきますと、なかなかそのようには素直に操作してくれなくなります。
ついショートカットをやるようになります。
ええ。
私自身が操作していて、そのように感じました。
まずＳＴＯＰして、それからパネルスイッチでアドレスを指定して、それからＲＥＳＥＴして、それからＲＥＡＤを押して…。
と操作すべきところなのですが、つい、ＳＴＯＰ→パネルスイッチセット→ＲＥＡＤというように操作してしまいます。
ここで間に入るＲＥＳＥＴというのは結構邪魔っけな操作に思えます。
なんとかできないものか…。
●そこをなんとかしてしまうための回路です
前置きがめちゃめちゃ長くなってしまいました。
さて。
その、なんとかならないものか、ということなのですが。
ＳＴＯＰスイッチを押してＷＡＩＴ信号がＭ１のタイミングでアクティブになるときに、それが拡張命令の２番目のＭ１であったときがそもそもの問題なのですから、なんとかして、拡張命令のときでも必ず１番目のＭ１でのみＷＡＩＴがアクティブになるように考えることができれば問題は解決します。
実は後で調べてわかったことなのですが、Ｚ８Ｓ１８０の場合には…。
うわあっ。
まさか…。
そんなことが…（しばし絶句）。
新年早々、またもやとんでもない思い違いをしておりました。
またやってしまいました…。
もう、病気とも言うべき見事な思い込みで…。
正月の休みの何日かをつぶして、せっせとこの説明のために撮りためた写真や回路図や、おお、それに、改造して追加してしまった回路なども、ぜーんぶ無駄作業じゃありませんかあ。
実はＺ８Ｓ１８０にはそれを簡単にクリアできる機能が備わっています。
この問題をクリアしようと考え始めた段階で、そのことには気がついていました。
しかし、ああ、なんという痛恨のミス…！
どこをどう読み間違えたのか、その機能はＥ－８０（仮称）ミニコンに採用したＺ８Ｓ１８０（６８ｐｉｎＰＬＣＣ）には無くて、８０ｐｉｎＱＦＰのみの機能だと思い違いをしてしまいました。
当記事を書くためにさきほどＺ８Ｓ１８０のＵＳＥＲ ＭＡＮＵＡＬを調べていて、それが６８ｐｉｎＰＬＣＣにもちゃんとあることに気が付きました（とほほ、なんという…）。
私はてっきりＺ８Ｓ１８０（６８ｐｉｎＰＬＣＣ）にはそんな機能は無いものだと思い込んでしまったものですから、作る必要のない回路までわざわざ作ってしまって、おまけにご丁寧にも、その回路でも動作の様子をロジアナで観測したり、回路の写真を撮ったりしてしまいました。
あ。
しかし、まあ、考えてみれば、全くの無駄作業でもないかもしれません。
Ｚ８Ｓ１８０では簡単な回路で済むことがわかりましたが、ＣＰＵがＺ８０の場合には、やはり私が考えたような回路が必要になります。
ひょっとすると、当記事を参考にして、どなたかがＺ８０を使ってＩＭＳＡＩ８０８０風フロントパネル回路の製作に挑戦されるかもしれません。
そのような場合には、今回の回路が参考になるかもしれません。
ということで。
Ｚ８Ｓ１８０ではこんなことをする必要はありませんが、Ｚ８０ならばこういうことになりますよ、という回路をお見せすることにいたします。
これは［第２８５回］でお見せしましたＳＴＯＰ回路部分の回路図です。
それを下図のように変更します。
Ｚ８Ｓ１８０ではこんなことをする必要がないことがわかってしまいましたので、なんだか気が抜けてしまいました。
ですので簡単に説明をいたします。
回路図の上のほうのごちゃごちゃしたところで何をやっているのかといいますと、ここで拡張命令の第一バイトの検出をしているのです。
Ｚ８０で拡張された２バイト命令コードの最初の１バイトのコードはＣＢ、ＤＤ、ＥＤ、ＦＤのいずれかです。
そのコードを２進数で表現しますと
ＣＢ １１００１０１１
ＤＤ １１０１１１０１
ＥＤ １１１０１１０１
ＦＤ １１１１１１０１
です。
Ｄ０～Ｄ７の各ビットのうち、なるべく同じ組み合わせのところはまとめて１つの回路になるように考えて、上の４つのコードのときに７４ＨＣ７４のＤ入力がＨになるようにしました。
なおたとえば４入力ＮＡＮＤゲートなどを使えばもう少し簡単な回路にすることができますが、近年製造中止になるＩＣが増えてきています。
ですからなるべく基本的なゲートのみで組み合わせるように心がけています。
またそのほかのゲートについてもインバートしたりしてなかったりといろいろ使っていますが、これは１つのパッケージの中にある複数のゲートをできるだけ有効に使おうとした結果こうなっているだけで他意はありません。
中間に置いた７４ＨＣ７４の役目ですが、そのようにして検出した拡張命令の第一バイトか否かという情報を次の２番目のＭ１クロックのときまで保存するために使われています。
これは拡張命令ではない場合には全く余計なことをしていることになりますが、とにかくＭ１サイクルが来たときに、その１つ前のＭ１のときにどうだったか、がわかればよいわけですから、こういう回路になりました。
この回路によって、７４ＨＣ７３がＳＴＯＰスイッチからの入力信号をラッチするためのクロック信号は、１サイクル前のＭ１のときにデータバスの値がＣＢ、ＤＤ、ＥＤ、ＦＤだったときにはアクティブにはなりません。
こちらが上の回路を追加して、ロジアナで測定中の写真です。
左下のジャノ目基板が追加回路です。
右下に見えているのがカメレオンＵＳＢ＋ロジアナです。
ジャノ目基板部分です。
このように追加した回路によって、ＳＴＯＰ信号が拡張命令の２番目のＭ１サイクルのときに入力されても、ＷＡＩＴがアクティブにはされない様子をロジアナで観測して確認いたしました。
本日は時間がなくなってしまいましたので、ロジアナで記録した波形は次回にお見せすることにいたします。
ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第２８７回］
２０１３．１．８ｕｐｌｏａｄ
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