(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１４８回］
●ＩＮＲ命令とＪＮＺ命令を使ったプログラム
ＩＮＲ命令とＪＮＺ命令を使ってテストプログラムを作りました。
００００ ０Ｃ ＩＮＲ Ｃ
０００１ Ｃ２００００ ＪＮＺ ００００
０００４ ０４ ＩＮＲ Ｂ
０００５ Ｃ２００００ ＪＮＺ ００００
０００８ １Ｃ ＩＮＲ Ｅ
０００９ Ｃ２００００ ＪＮＺ ００００
０００Ｃ １４ ＩＮＲ Ｄ
０００Ｄ Ｃ２００００ ＪＮＺ ００００
００１０ ２Ｃ ＩＮＲ Ｌ
００１１ Ｃ２００００ ＪＮＺ ００００
００１４ ２４ ＩＮＲ Ｈ
００１５ Ｃ２００００ ＪＮＺ ００００
００１８ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ
００１９ Ｃ３００００ ＪＭＰ ００００
本当は最初に全部のレジスタをゼロクリアしてからスタートすればよかったのですが、うっかりしていて、いきなりＩＮＲ命令を書いてしまいました。
ですからプログラムをスタートしたとき、各レジスタの値が何であるのかわかりません（でも電源ＯＮ直後はたいていはＦＦになっています）。
プログラムの説明です。
まず最初にＣレジスタを＋１します。
結果が００でなければ、また００００番地に戻って、Ｃレジスタを＋１します。
Ｃレジスタを＋１した結果が００になったときだけ、次のアドレス０００４にあるＩＮＲ Ｂが実行されます。
Ｂレジスタを＋１した結果が００でなければ、また００００番地に戻ってＩＮＲ Ｃを実行します。
このプログラムはＣレジスタが一番下位の８ビットで、それから上位にＢ、Ｅ、Ｄ、Ｌ、Ｈ、Ａの順に８ビットのレジスタをつないだ、バイナリカウンタとして動作します。
ＣレジスタからＡレジスタまで全部を順にカウントアップしていくようにプログラムを書いたのですが、念のため実行時間を計算してみたところ、上位にあるＡレジスタとかＨレジスタまではとても順番が回ってきそうにないことがわかりました。
実行時間を計算してみましょう。
●ＩＮＲ命令の実行時間
まずはＩＮＲ命令の実行時間です。
ＩＮＲ命令のタイミングチャートは［第５９回］にありますが、かなり時間が経ってしまいましたから、再掲することにいたします。
ＣＬＯＣＫは４ＭＨｚと書いてありますが、今回の試作から半分の２ＭＨｚに落としました。
Ｔｎというのがマシンクロックになります。
Ｔ０〜Ｔ３は全命令共通でＯＰコードフェッチサイクル（メモリから命令コードを読んで、命令を解読するためのサイクル）です。
ＩＮＲ／ＤＣＲ命令の所要クロックはそのＴ０〜Ｔ３を含めて、Ｔ０〜Ｔ７の８マシンクロックになります。
参考までに、８０８０のＩＮＲ ｒは、５クロックです（８０８０はクロックといわずにステート（ｓｔａｔｅｓ）という語を使っていますが、当ホームページでは、クロックと言い換えて説明をすることにします）。
８０８０よりクロック数が多くなってしまうのは、一度データをＩＮＲ／ＤＣＲレジスタに送り、そこでｕｐ／ｄｏｗｎカウントしてから、またもとのレジスタに戻すようにした仕組みのためです。
ちなみに、メモリに対する、ＩＮＲ Ｍ（ＤＣＲ Ｍ）のクロック数も「つくるＣＰＵ」ではレジスタに対するのと同じ８クロックですが、８０８０では１０クロックとなっています。
ということで、「つくるＣＰＵ」での、ＩＮＲ命令のクロック数は８クロックですから、ＩＮＲ命令を一回実行するのに必要な時間は、
０．５×８＝４μｓです（ＣＰＵクロックは２ＭＨｚですから、１クロックは０．５μｓです）。
●ＪＮＺ命令の実行時間
次ははＪＮＺ命令の実行時間です。
ＪＮＺ命令（ＪＮＺ以外の条件ＪＭＰ命令も同じ）のタイミングチャートは条件が成立するときと成立しないときで異なってきます。条件が成立するときのタイミングチャートは普通のＪＭＰ命令と同じで、［第６１回］で説明をしました。
条件が成立しないときのタイミングチャートは［第６３回］で説明をしました。
しかし、いずれもかなり時間が経ってしまいましたから、再掲することにいたします。
ＪＭＰ命令（および条件が成立したときのＪＸ、ＪＮＸ命令）のタイミングチャートです。
このタイミングチャートもＣＬＯＣＫ＝４ＭＨｚとなっていますが、２ＭＨｚと読み替えてください（以後のチャートも同様です）。
所要クロック数はＴ０〜Ｔ１１の１２クロックです。
実行時間は、
０．５×１２＝６μｓです。
条件が不成立のときのＪＸ、ＪＮＸ命令のタイミングチャートです。
クロック数はＴ０〜Ｔ７の８クロックです。
実行時間は、
０．５×８＝４μｓです。
ちなみに８０８０の場合、ＪＭＰ命令もＪＸ、ＪＮＸ（条件の成立、不成立にかかわらず）も、ともに１０クロックです。
●プログラムの実行時間
さて、最初のテストプログラムに戻って、実行時間を計算してみます。
まず最下位のＣレジスタが＋１ずつカウントＵＰしながら、００〜ＦＦまで一巡するには、ＩＮＲ命令とＪＮＺ命令を２５６回実行します。
ＪＮＺ命令は２５６回のうち２５５回は≠０なので、条件が成立しますから１回につき６μｓ、１回のみは＝０なので、条件が不成立ですから４μｓです。
ＩＮＲは２５６回、各４μｓです。
したがってＣレジスタが００〜ＦＦまで一巡するには、
（４＋６）×２５５＋（４＋４）＝２５５８μｓかかります。
Ｃレジスタが００になるごとに、その上位のＢレジスタに対してＩＮＲ命令とＪＮＺ命令がそれぞれ１回ずつ実行されます。
そこで上のＣレジスタでの計算結果を、Ｂレジスタが＋１カウントＵＰするのに必要な時間、と言いかえることにすると、その実行時間は、
２５５８＋（４＋６）＝２５６８μｓということになります。
Ｂレジスタについても、Ｃレジスタの場合と同じで、２５６８μｓかかるのが２５５回で、残り１回はそれより２μｓ短い２５６６μｓになります。つまりＢレジスタが００〜ＦＦまで一巡するのに必要な実行時間は、
２５６８×２５５＋２５６６＝６５７４０６μｓになります。
なおこの計算は別の方法で計算することもできます。
Ｂレジスタが００〜ＦＦまで一巡する間にＣレジスタに対するＩＮＲとＪＮＺペアは２５６×２５６回実行され、Ｂレジスタに対するＩＮＲとＪＮＺペアは２５６回実行されます。
そこで、Ｃレジスタ分として２５５８×２５６＋Ｂレジスタ分２５５８を計算すると、
６５４８４８＋２５５８＝６５７４０６μｓになります。
うーん。こちらの方がわかりやすそうですね。
６５７．４ｍｓですから、Ｂレジスタの最上位ビットが点滅するのは、なんとか確認できそうです。
そのさらに上位のＥレジスタが００〜ＦＦまで一巡するのに必要な実行時間は、
Ｂレジスタでの後の計算方法に従うと、
Ｂレジスタ分として６５７４０６×２５６＋Ｅレジスタ分２５５８＝１６８２９５９３６＋２５５８＝１６８２９８４９４
になります。
１６８．３秒です。
すると、その上位のＤレジスタが一巡するには、１６８．３×２５６＝４３０８４．８秒もかかってしまいます。
４３０８４／６０≒７１８分ですから、７１８／６０≒１２時間（！）かかります。
これじゃあ、そのさらに上位のＬレジスタが一巡するまでは、とてもつきあえません。
つきあえませんけれど、参考までに考えてみてください。
最上位のＡレジスタが一巡するのに必要な時間はどれくらいだと思います？
Ｄレジスタが一巡するのに１２時間かかります。
するとその上位のＬレジスタが一巡するには、
１２時間＝０．５日ですから、
０．５×２５６＝１２８日かかりますねえ。
ここまでは、まだなんとかかろうじて、常識の範囲です。
でも、その上のＨレジスタとなると、
１２８×２５６＝３２７６８日≒９０年（！）
いきなり、非常識の世界に突入してしまいます。
Ｈレジスタが一巡するまでに、私は勿論のこと、読者の皆様も、多分ほとんどのお方が、残念ながら、灰になってしまいますねえ。
とすると、最後のＡレジスタが一巡するには…。
うーん…。計算しても、もはや無意味ですから、止めておきましょう。
ですから、今回のテストプログラムの、ＩＮＲ ＨとＩＮＲ Ａは、どうせ実行できませんから、無駄な命令ということになります。
時として、勢いでこういう無意味なプログラムを書いてしまうことがある、という悪い見本です。
あ。
ＩＮＲ Ｌまでは意味がありますから、全部が悪いわけではありませんですよ。
次回は、このプログラムを実行しているところの写真をお見せします。
２００９．１．２７ｕｐｌｏａｄ
前へ
次へ
ホームページトップへ戻る