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３０１回］
●アドレスＬＥＤの上位８ビットには何が？
前回の最後に書きました、プログラム実行中に消灯しているはずのアドレスＬＥＤの上位８ビットが点灯してしまうという現象につきまして、その理由は、皆様お分かりになりましたでしょうか？
しかも、ただ無意味に点灯しているのではなくて、アドレス上位８ビットの設定スイッチ（ＰＲＯＧＲＡＭＭＥＤ ＩＮＰＵＴと兼用）の状態と連動しているように見えます。
それを確認するために、プログラムを実行したままの状態で、ＰＲＯＧＲＡＭＭＥＤ ＩＮＰＵＴスイッチを全部上側（１１１１１１１１）にしてみました。
すると。
スイッチに連動してＡ１１～Ａ８の赤ＬＥＤがぼんやりと点灯しました。
Ａ１５～Ａ１２の青ＬＥＤは写真でははっきりとは見えませんが、やはり薄く光っています。
これは前回も書きましたように、赤ＬＥＤと青ＬＥＤの輝度の違い（赤のほうがはるかに明るい）によるもので、もしＡ１５～Ａ８が全部赤ＬＥＤでしたら、全てが同じように光っているはずの状態です。
なぜこのようなことになるのでしょうか？
Ｚ８０に詳しい方ならば、あるいはご存知かと思います。
実は、犯人はＺ８０のＩＮ命令とＯＵＴ命令だったのです。
その証拠をこれからご覧いただくことにいたします。
●ＳＴＥＰ動作
Ｅ－８０（仮称）ミニコンのフロントパネルにはＳＴＥＰ動作の機能があります。
通常はＣＰＵは供給されているクロックにしたがって目には見えない超高速で命令を実行します。
その実行速度はといいますと、ＣＰＵクロックが１０ＭＨｚの場合に、１つの命令を０．４μｓｅｃ～２μｓｅｃほどで実行してしまいます。
まさに目にも留らぬ速さです。
したがってその動作を目で見て確認することはとてもできません。
ビット数が多いためオシロスコープでも確認は困難で、ロジアナでやっと確認ができるレベルです。
ＳＴＥＰ機能はそのように普通は確認が困難なＣＰＵの動作を１ステップ（マシンサイクル）ごとに停止させて、静止した状態で見ることが出来るという便利な機能です。
ちょうど連続して動いて見える動画のコマを１コマずつ再生して見るようなものです。
今回のように、ただ見ただけでは何がおきているのかわからないような時に、このＳＴＥＰ動作は威力を発揮します。
ＮＤ８０ＺⅢ（ＮＤ８０Ｚ３．５）にもステップ機能はありますが、それはソフトウェア的に見かけ上１命令ごとに動作しますから、今回のようにアドレスラインのハード的な確認のためには、残念ながら役には立ちません。
ＮＤ８０ＺⅢ（ＮＤ８０Ｚ３．５）のステップ動作（ＴＫ－８０も同じ）は、１命令ごとに進みますが、Ｅ－８０（仮称）ミニコンのステップ動作（ＩＭＳＡＩ８０８０も同じ）は、１マシンサイクルごとに進みます。
あ。
論より証拠、でありました。
それではＳＴＥＰ動作の実際をご覧ください。
まず最初にＲＥＳＥＴ（ＣＰＵ ＲＥＳＥＴ）スイッチを押します。
アドレス表示ＬＥＤ（Ａ１５～Ａ０）は全部消灯して現在のアドレスが００００Ｈであることを示しています。
データバス表示ＬＥＤにはメモリの００００Ｈ番地の値（ＤＢＨ）が表示されています。
ＤＢＨはＩＮ命令の命令コードです。
左側の上から２段目にはＣＰＵの状態を示すＬＥＤが並んでいます（ＣＰＵ ＳＴＡＴＵＳ）。
ちょっと見難いですが、左端（ＭＥＭＲＤ）と右から２番目（Ｍ１）が点灯しています。
いまがＯＰコードフェッチサイクルであることを示しています。
次にＳＴＥＰを押しました。
アドレスが１つ進んでアドレスＬＥＤの表示は０００１Ｈになりました。
データバスＬＥＤにはメモリの０００１Ｈの値（ＦＦＨ）が表示されています。
これだけを見るとＲＥＡＤやＷＲＩＴＥの操作結果と同じように思えます。
しかしよく見ますと大きな違いがあります。
左側のＣＰＵ ＳＴＡＴＵＳの表示を見てください。
ＭＥＭＲＤだけが点灯しています。
ＲＥＡＤやＷＲＩＴＥの操作ではＣＰＵをＭ１サイクルでのみ停止させますから、常にＭＥＭＲＤとＭ１が点灯します。
そのことは前回の写真を見ていただくことで確認できます。
また常にＭ１サイクルで停止させることにつきましては［第２８５回］で書きました。
それに対してステップ動作は、本当にＣＰＵを１ステップ（マシンサイクル）ごとに動作させます。
たとえばＩＮ Ａ，（ＦＦ）という命令（１６進数コードＤＢＦＦ）をＣＰＵが実行する場合を考えますと
１）最初にまず命令コードＤＢＨをメモリから読む
２）次に命令のオペランド部（ＦＦＨ）をメモリから読む
３）アドレスＦＦＨからデータを読み込んで、その値をＡレジスタにセットする
の３ステップ（マシンサイクル）の動作になります。
上の写真はその２番目のステップですから、そこはもうＭ１（ＯＰコードフェッチサイクル）ではなくて、メモリからデータを読むサイクルですから、Ｍ１が消灯してＭＥＭＲＤだけが点灯するのです。
ＳＴＥＰを押しました。
注目していただきたいのはここです。
ＩＮ Ａ，（ＦＦ）の３番目のステップ（マシンサイクル）です。
ＣＰＵはＩ／Ｏアドレスからデータを読み込むために、アドレスバス下位８ビットにＦＦＨを出力します。
これはＩ／Ｏ ＲＥＡＤサイクルですから、ＩＯＲＤが点灯します（ちょっと文字が見難いですが、ＣＰＵ ＳＴＡＴＵＳの左から３番目の緑ＬＥＤです）。
実際にＩ／ＯアドレスのＦＦＨからデータを読み込んでいることをはっきりさせるために、ＰＲＯＧＲＡＭＭＥＤ ＩＮＰＵＴスイッチをそれまでの５６Ｈ（０１０１０１１０）から７８Ｈ（０１１１１０００）にしました。
データバスＬＥＤはそれに連動して瞬時に７８Ｈが表示されました。
ところで、このときのアドレスバスの上位８ビットには何が表示されていますでしょうか？
５６Ｈが表示されています。
これが犯人の正体です。
実はＺ８０のＩＮ命令（コードＤＢＨ）とＯＵＴ命令（コードＤ３Ｈ）は、Ｉ／Ｏアドレスをアドレスバスの下位８ビットに出力すると同時に、その命令を実行する直前のＡレジスタの値を上位８ビットに出力します（どうしてこんな余計なことをしてくれるのか、理由はよくわかりませんが、Ｚ８０はそのように設計されているようです。これは６４１８０にも受け継がれていて、当然のことながらＺ８Ｓ１８０でも同じ動作になります）。
上のタイミングでは、ＩＮ Ａ，（ＦＦ）を実行する直前のＡレジスタには、それ以前に実行されたＩＮ命令で読み込んだ値（５６Ｈ）が入っていたため、Ａ１５～Ａ８には、その５６Ｈが出力されています。
ここでＰＲＯＧＲＡＭＭＥＤ ＩＮＰＵＴスイッチの値を７８Ｈに変更したため、それは直ちにデータバスＬＥＤの表示に反映されていますが、まだＩＮ命令は完了していないため、Ａレジスタの値は変化していません。
ですからＡ１５～Ａ８の表示には、新しい入力スイッチの値ではなくて、それ以前の値が表示されています。
普通は確認することができない、こういう細かいＣＰＵの動作まで把握することができる、というところがＥ－８０（仮称）ミニコンの特記すべき優れた点であると思います。
ＳＴＥＰを押しました。
ＩＮ命令の実行が完了して、アドレスバスには次のアドレス０００２Ｈが表示され、データバスにはメモリの０００２Ｈ番地の値Ｄ３Ｈが出力されています。
ここは次の命令を読むタイミングなので、ＭＲＥＱとＭ１が点灯して、それがＯＰコードフェッチサイクルであることを示しています。
ＳＴＥＰを押しました。
アドレスが１つ進んでアドレスＬＥＤの表示は０００３Ｈになりました。
データバスＬＥＤにはメモリの０００３Ｈの値（ＦＦＨ）が表示されています。
ここはＯＵＴ命令の第２バイトで、Ｉ／Ｏアドレスを読み込むサイクルなので、ただメモリからそのデータを読み込むという動作になります。
ですからＭ１は点かずにＭＥＭＲＤだけが点灯しています。
ＳＴＥＰを押しました。
ここにも犯人がいました。
ＯＵＴ （ＦＦ），Ａの３番目のステップ（マシンサイクル）です。
ＣＰＵはＡレジスタの値をＩ／Ｏアドレスに出力するために、アドレスバス下位８ビットにＦＦＨを出力します。
これはＩ／Ｏ ＷＲＩＴＥサイクルですから、ＩＯＷＲが点灯します（ちょっと文字が見難いですが、ＣＰＵ ＳＴＡＴＵＳの右から３番目の緑ＬＥＤです）。
データバスにはＡレジスタの値７８Ｈが出力され、同時にそれはＰＲＯＧＲＡＭＭＥＤ ＯＵＴＰＵＴにも出力されています。
そしてこのときのアドレスバスの上位８ビットにもＡレジスタの値７８Ｈが表示されています。
このことについては、上のＩＮ命令の実行のところで説明しました。
アドレスバスの上位８ビットＡ１５～Ａ８には、さきほどのＩＮ命令と今回のＯＵＴ命令の２回、Ａレジスタの値が出力されます。
それがプログラムの実行中にアドレスＬＥＤの上位バイトがＰＲＯＧＲＡＭＭＥＤ ＩＮＰＵＴスイッチに連動しているように見えた理由です。
理由はわかりましたから、ここでＳＴＥＰ動作を止めてしまってもよいのですが、せっかくここまでお見せしたことですので、一巡するまで続けることにいたします。
ＳＴＥＰを押しました。
メモリアドレスが＋１されて０００４Ｈになりました。
プログラムの最後のＪＰ命令の命令コード（Ｃ３Ｈ）を読み込むＯＰコードフェッチサイクルです。
ＳＴＥＰを押しました。
メモリアドレスが０００５Ｈになりました。
ＪＰ命令の２番目のマシンサイクルです。
ジャンプ先アドレス値の下位８ビット（００Ｈ）を読み込みます。
ＳＴＥＰを押しました。
メモリアドレスが０００６Ｈになりました。
ＪＰ命令の３番目のマシンサイクルです。
ジャンプ先アドレス値の上位８ビット（００Ｈ）を読み込みます。
ＳＴＥＰを押しました。
ＪＰ命令が完了して、アドレス００００Ｈにジャンプしました。
これでプログラムが一巡して、最初のステップに戻りました。
ここでＳＴＥＰを押せば、またこの説明の最初のところに戻って、ＳＴＥＰ動作が続きます。
ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第３０１回］
２０１３．１．２５ｕｐｌｏａｄ
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