ワンボードマイコンをつくろう！（パソコンの原点はここから始まった）
ＴＫ８０ソフトコンパチブル！８０８０、Ｚ８０マシン語からＢＡＳＩＣまでこれ１台でこなせます
当記事は２００９年１１月から「ＴＴＬでＣＰＵをつくろう！」というタイトルの もとにほとんど毎日連載をしてきたものを再編集したものです。 ２０１１．７．５
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☆またもやトラブル発生
ＮＤ８０ＺⅢの説明書作業も大詰めを迎えて、あと一息で販売開始というところまできて、最後の動作確認をしていましたら、おかしなところが出て来てしまいました。

［第９８回］

●どうやら０５Ｃ０でブレイクしているらしい

ディップスイッチをＳＴＥＰ側にしている状態で、リモート接続プログラムを終了すると、ＮＤ８０ＺⅢの７セグメントＬＥＤに必ず表示されてしまう０５Ｃ０ｘｘｘｘというのは、表示のされかたから考えてみますと、どうもステップ動作（ブレイク動作）の結果表示されたアドレスのようです。
すると、その０５Ｃ０というアドレスはＮＤ８０ＺⅢのモニタＲＯＭのアドレス、ということになります。

ＮＤ８０ＺⅢのＲＯＭには３つの異なるモニタプログラムが入っています。
そのうちの１番目は、００００～３ＦＦＦの範囲にある、ＴＫ８０モニタプログラムです。
その次のアドレス０４００～０７ＦＦの範囲には、ＴＫ８０モニタプログラムと同じだけれど、ワークエリアのアドレスだけが８３ｘｘではなくて、ＦＦｘｘになっているモニタプログラムがあります。
そして０８００～０ＦＦＦの範囲には、ＮＤ８０Ｚモニタプログラムがあります。
ＮＤ８０ＺⅢのリモート接続動作は、このＮＤ８０Ｚモニタプログラムの機能として組み込まれています。
そしてＮＤ８０Ｚモニタプログラムは、キーボードや７セグメントＬＥＤに対するアクセスや、プログラム、データのＳＡＶＥ、ＬＯＡＤのような基本的な動作は、０４００～０７ＦＦの”ＴＫ８０モニタプログラム”のサブルーチンをＣＡＬＬしています。

●０５Ｃ０にあるモニタプログラムのルーチン

０５Ｃ０は、０４００～０７ＦＦの範囲にありますから、０４００～に移植された”ＴＫ８０モニタプログラム”のアドレスです。
その部分のプログラムリストです。

              ;
              ; SEGMENT CONVERT SUB
              ;
05C0 21F4FF   SEGCG:LXI H,DISP
05C3 11F8FF   	LXI D,DIG
05C6 01E905   	LXI B,SEGD
05C9 7E       SEGCG2:MOV A,M
05CA 23       	INX H
05CB E5       	PUSH H
05CC F5       	PUSH PSW
05CD E6F0     	ANI F0
05CF 0F       	RRC
05D0 0F       	RRC
05D1 0F       	RRC
05D2 0F       	RRC
05D3 2600     	MVI H,00
05D5 6F       	MOV L,A
05D6 09       	DAD B
05D7 7E       	MOV A,M
05D8 12       	STAX D
05D9 13       	INX D
05DA F1       	POP PSW
05DB E60F     	ANI 0F
05DD 2600     	MVI H,00
05DF 6F       	MOV L,A
05E0 09       	DAD B
05E1 7E       	MOV A,M
05E2 12       	STAX D
05E3 E1       	POP H
05E4 1C       	INR E
05E5 C2C905   	JNZ SEGCG2
05E8 C9       	RET

これは７セグメントＬＥＤに表示するアドレス、データ表示エリアの１６進数データを７セグメントイメージに変換するルーチンです。
なぜ、こんなところでブレイクしてしまうのか、さっぱりわけがわかりませんでした。
ええ。
もちろん今ははっきりその理由はわかっております。

●ＲＯＭのプログラムではブレイクしないはず…

とにかくディップスイッチがＳＴＥＰ側になっているときだけ、こういうことがおきる、ということから考えて、これはＲＳＴ７割込みが関係していることに間違いはありません。
しかし。
それはありえないのです。
なぜなら、ブレイク、ステップ動作のためのＲＳＴ７割込みはＲＯＭアドレスに対しては働かないようになっているはずだからです。
それには二重のガードがかかっています。

その１つは、ステップ回路にあります。
ステップ回路については、［第２７回］の前後で説明をしています。
ＩＮＴ信号を発生させるためのフリップフロップ７４ＨＣ７４のクリア端子に、ＲＯＭｓｅｌｅｃｔ信号を入れているために、ＲＯＭがアクセスされるとＩＮＴ信号がクリアされてしまって、割込み信号が出ない仕組みになっています。
ですから、ＲＯＭのプログラムではブレイクするはずがないのです。

そしてもうひとつのガードは、ソフトウェア上の仕組みです。
ＲＳＴ７割込みは、ＩＮＴ信号が入力されただけでは受付けられません。
ＲＳＴ７割込みはマスク可能な割込みです。
Ｚ８０ＣＰＵはリセット後はＩＮＴ信号による割込みは受付けられない状態になっています。
ＩＮＴ割込みを受付け可能にするためには、ＥＩ命令が実行される必要があります。
また、一度割込みが受付けられると、それ以後はやっぱり割込みは受付けられない状態になります。
ですから、リセット後、または割込みが受付けられたあとに、割込みが受付けられるようにするには、必ずＥＩ命令が実行されなければなりません。

そのＥＩ命令は、ＮＤ８０Ｚモニタプログラムでは、ただ１箇所にしかありません。

              ;
              ; REGISTER RESTORE
              ;
05F9 2AE2FF   RESRG:LHLD SSAVE
05FC F9       	SPHL
05FD 2AE0FF   	LHLD PSAVE
0600 E5       	PUSH H
0601 2AE4FF   	LHLD LSAVE
0604 E5       	PUSH H
0605 2AEAFF   	LHLD FSAVE
0608 E5       	PUSH H
0609 2AE8FF   	LHLD CSAVE
060C 4D       	MOV C,L
060D 44       	MOV B,H
060E 2AE6FF   	LHLD ESAVE
0611 EB       	XCHG
0612 F1       	POP PSW
0613 E1       	POP H
0614 FB       	EI
0615 C9       	RET

レジスタリストアルーチンの最後にだけ使われています。
これは何のルーチンかと言いますと、ブレイクしたときに、ＣＰＵレジスタの値を保存しておいたものを、もとのＣＰＵレジスタに戻して、ユーザールーチンにリターンするルーチンです。
また［ＲＵＮ］キーが押されたときに、ユーザープログラムにジャンプするときにも、このルーチンが実行されます。
ＥＩ命令はここでしか使われていませんから、ＲＯＭのプログラムを実行するときに、割込みが受付け可能になるはずはありません。

●ＩＮＴ信号の波形写真

しかし、現実に、ＲＯＭのアドレス０５Ｃ０でブレイクしているらしい、ということになりますと、そのガードがいささか怪しくなってきてしまいます。
実は、最初のハード回路についてなのですが、ＲＯＭのモニタプログラムを実行中にもＩＮＴ信号が出されているのです。
そのことはかなり以前から、オシロスコープでＺ８０のＩＮＴ入力端子（ｐｉｎ１６）を観測して確認しております。


こんな感じでしっかり出ています。

でもこのＩＮＴ信号は受付けられないはずなのです。
いえ。ＥＩの実行とは別の理由です。
ハード的なタイミングの理由からです。
しかし、現実にＲＯＭプログラムの実行中に割込みが受付けられてしまっているらしい、ということになりますと、このＩＮＴ信号についても、一度しっかりと確認をしてみる必要があります。
その確認については、もう少し先のところですることにいたします。

●わかった！

仮にＩＮＴ信号に問題があって、ＲＯＭのプログラムの実行中に、割込みが受付けられてしまうような信号が発生していた、としても、でもおかしい、ありえない、のですよねえ。

そもそもＲＯＭのプログラムはリモート接続の期間中ずっと実行されているのですから、よりによって、リモート接続が終了した途端に割込みが受付けられてブレイクしてしまう、というのは、どう考えてもおかしいのです。
そこは一番有り得ないタイミングだからです。
なぜなら、リモート接続が終了すると、強制的にＮＤ８０ＺⅢを００００番地から再スタートさせるために、［０］［０］［０］［０］［ＡＤＲＳＳＥＴ］「ＲＵＮ］を送って、リスタートさせていますから、たとえ割込みが受付け可能状態になっていたとしても、そこでリスタートすることで、割込み禁止状態になってしまうからです…。

「………」
「！」
「△○□☆●■▽…！」（一時的な、錯乱状態です）

「わ。わ。わ。わかったぁ！」
わかりました。
やっと、謎の一部が解けました。
とんでもない思い違いをしておりました。

Ｚ８０ＣＰＵはリセットすると割込み禁止状態になります。
確かに、リモート接続を終了したときは、００００番地へのジャンプがソフト的に行われますが、それはハードウェアリセットではありませんから、割込み禁止にはならないのでした。
ＪＰ命令はＣＰＵの状態に一切影響を与えません、でした。

そして、そして、おお、上でもさきほど書きました。
ＲＯＭのモニタプログラムではただ１箇所レジスタリストアルーチンの終わりでＥＩ命令が実行され、そしてそのレジスタリストアルーチンは、［ＲＵＮ］キーが押されたときに実行されるのでした！

そうだったのです。
リモート接続プログラムを終了するときに、［０］［０］［０］［０］［ＡＤＲＳＳＥＴ］［ＲＵＮ］というキーコードをＮＤ８０ＺⅢに送りますから、つまり、リモート接続を終了した直後は、ＥＩ命令が実行されるために、つねに割込みが受付け可能状態になっていたのです。
お。お。お。少し糸がほぐれてきました。

●しかしまだ謎が…

すると、やっぱり次はＩＮＴ信号です。
むむ。
仮にＲＯＭをアクセスしているときにもＩＮＴ信号が発生していたとしても、常にアドレス０５Ｃ０でブレイクしてしまう、というのは、たまたま偶然なのだろうか？
それともなんらかの必然があるのだろうか？

そうすると、カギはＺ８０ＣＰＵがアドレス００００にジャンプしたあとの動きにある、ということになりそうです。
しかし。
それはやっぱりおかしい、のです。
確かに、やがて０５Ｃ０は実行されることになりますが、００００番地からスタートしたあと、０５Ｃ０のルーチンが実行されるまでには、かなりいろいろ初期設定の処理をやっていますから、その間にはブレイクしなくて、いつも０５Ｃ０を実行するところまでいってからブレイクする、というのは、やっぱりどこかがまだおかしい。
むむ。
そこには、まだ解明しなければならない謎が潜んでいるようです。

おお。こうなってきますと、本格推理小説みたいなもので、謎を解明するまで、止められません。
ＣＰＵをつくろう！第６０９回（２０１０．９．１３ｕｐｌｏａｄ）を再編集

ワンボードマイコンをつくろう！［第９８回］
２０１１．７．５ｕｐｌｏａｄ

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