標準ＴＴＬだけ（！）でCPUをつくろう！（組立てキットです！）
(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１６３回］
●ＳＰＨＬ、ＰＣＨＬのテストプログラムです
ここのところ、プログラムの説明が続いています。
ハードウェア回路ではなくて、アセンブラプログラム教室みたいな様子ですね。
［第１５６回］で、いくつかの命令回路をまとめて実装してしまいましたので、こんな調子になっていますけれど、あと一息です。
今回のＳＰＨＬ、ＰＣＨＬ命令で、［第１５６回］でまとめて実装した部分の説明はひとまず完了です。
今回はＳＰＨＬ、ＰＣＨＬ命令のテストプログラムです。
前回、前々回に説明したＸＴＨＬ命令はなかなかに難しい命令でしたが、今回のＳＰＨＬもなんだかよくわからない命令です。
いずれもふだん余り使うことの無い命令です。
通常の制御プログラムなどではまず必要はありません。
もう少し複雑な、システム的なモニタプログラムなどでは、こういう命令があると重宝します。
ＳＰＨＬ命令については、［第９３回］で説明しています。
動作そのものはＸＴＨＬよりも単純で、ＨＬレジスタの値をＳＰ（スタックポインタ）に移す、というただそれだけの動作です。
ＨＬレジスタの値は変わりません。
ＳＰ（スタックポインタ）に値を設定する命令としては、ＬＸＩ ＳＰがありました。
ＬＸＩ ＳＰ命令は、サブルーチンを使うテストプログラムの先頭で必ず使ってきましたから、もうすっかりおなじみになってしまったと思います。
ＬＸＩ ＳＰ命令は、メモリアドレスを直接指定する命令です。プログラムにアドレス値を直接書き込んでしまいますから、実行中にその値を変えることはできません。
ＳＰＨＬ命令は、ＨＬレジスタに入っている値をＳＰに入れますから、プログラムの実行中に、ＳＰに自由に値を設定することができます。
ということは、スタックの位置をプログラムの実行中に自由に変更することができる、ということです。
そ、そんなことをしたら、プログラムがめちゃめちゃになって、暴走してしまうのでは…？
ですから、一般的ではありません。上級者向きです。
あとで紹介するテストプログラムで、その実際をお見せします。
なお、ＳＰ（スタックポインタ）を操作できる命令は、ＬＸＩ ＳＰと、このＳＰＨＬのほかには、ＩＮＸ ＳＰ、ＤＣＸ ＳＰがあります。
ＳＰＨＬ命令はＨＬの値をＳＰに移す命令ですが、逆にＳＰからＨＬに値を移す命令はありません。
しかし、実はそのための機能は別の命令に用意されています。
まだ説明はしていない命令ですが、ＤＡＤ（ｄｏｕｂｌｅ ａｄｄ）を使うことで、ＨＬにＳＰの値を入れることができます（この機能については、いずれＤＡＤ命令の説明のところでお話しすることにいたします）。
今回のテストプログラムでテストする、もうひとつの命令はＰＣＨＬです。
ＳＰＨＬはＨＬレジスタの値をＳＰ（スタックポインタ）に移す命令ですが、ＰＣＨＬはＨＬレジスタの値をＰＣ（プログラムカウンタ）に移す命令です。
ＰＣＨＬ命令についても、［第９３回］で説明しています。
ＰＣ（プログラムカウンタ）を操作できる命令は、このＰＣＨＬ命令だけです。
プログラムの実行中に、ＰＣ（プログラムカウンタ）の値を任意に設定することができます。
そ、そんなことをしたら、それこそプログラムが暴走してしまう…！
確かに。不用意に使えば、そうなります。これも上級者向きです。
ＰＣＨＬは、なかなかにユニークな命令で、プログラムの行き先を、プログラムの実行中に変更することが可能になります。
もちろんプログラムの行き先を変更するには、ＣＭＰ（ｃｏｍｐａｒｅ、比較）命令と条件ＪＭＰ命令を組み合わせれば可能になりますが、それを少ないバイト数でシステマチックにやってのける、というのがこの命令のウリです。
メモリが安価になった今日、このような命令の存在価値は減少してしまいましたが、それでもプログラムが大きくなって限られたスペースに入りきらない、というような場面では、真価を発揮します。
とはいえ、Ｃコンパイラ全盛の今日では、アセンブラそのものがいまや賞味期限切れになりつつあるようなのですけれど…。
テストプログラムです。
００００ ３Ｅ００ ＭＶＩ Ａ，００
０００２ ４７ ＭＯＶ Ｂ，Ａ
０００３ ４Ｆ ＭＯＶ Ｃ，Ａ
０００４ ５７ ＭＯＶ Ｄ，Ａ
０００５ ５Ｆ ＭＯＶ Ｅ，Ａ
０００６ ２１０００１ ＬＸＩ Ｈ，０１００
０００９ Ｆ９ ＳＰＨＬ （４）
０００Ａ Ｅ９ ＰＣＨＬ （４）
００ＦＥ ００ ＤＢ ００
００ＦＦ ００ ＤＢ ００
０１００ ３Ｂ ＤＣＸ ＳＰ （４）ｏｒ（６）
０１０１ ３Ｂ ＤＣＸ ＳＰ （４）ｏｒ（６）
０１０２ Ｆ１ ＰＯＰ ＰＳＷ （４）
０１０３ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ （４）
０１０４ Ｆ５ ＰＵＳＨ ＰＳＷ （４）
０１０５ Ｃ２０９０１ ＪＮＺ ０１０９ （６）ｏｒ（４）
０１０８ ０３ ＩＮＸ Ｂ （４）ｏｒ（６）
０１０９ ２４ ＩＮＲ Ｈ （４）
０１０Ａ Ｅ５ ＰＵＳＨ Ｈ （４）
０１０Ｂ ２１０９００ ＬＸＩ Ｈ，０００９ （４）
０１０Ｅ Ｅ３ ＸＴＨＬ （８）
０１０Ｆ Ｃ９ ＲＥＴ （４）
０１ＦＥ ００ ＤＢ ００
０１ＦＦ ００ ＤＢ ００
０２００ ３Ｂ ＤＣＸ ＳＰ （４）ｏｒ（６）
０２０１ ３Ｂ ＤＣＸ ＳＰ （４）ｏｒ（６）
０２０２ Ｆ１ ＰＯＰ ＰＳＷ （４）
０２０３ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ （４）
０２０４ Ｆ５ ＰＵＳＨ ＰＳＷ （４）
０２０５ Ｃ２０９０２ ＪＮＺ ０２０９ （６）ｏｒ（４）
０２０８ １３ ＩＮＸ Ｄ （４）ｏｒ（６）
０２０９ ２５ ＤＣＲ Ｈ （４）
０２０Ａ Ｃ３０Ａ０１ ＪＭＰ ０１０Ａ （６）
今回は、何がなんだかさっぱりわからない、一見すると、間違ってるじゃないか！というプログラムです。
０１０ＦにＲＥＴがありますが、どこにもＣＡＬＬがありません。
０１０ＡにＰＵＳＨ Ｈはあるけれど、それと対になりそうなＰＯＰ命令はどこにもありません。
こんなんで、ほんとにいいの？
でも、ちゃんと動きます。
このプログラムを実行すると、ＢＣレジスタとＤＥレジスタがカウントアップしていきます。
ＢＣレジスタとＤＥレジスタの下位にＡレジスタがあって一番下位でのカウントをします。
つまり、Ｂ、Ｃ、ＡとＤ、Ｅ、Ａという２組の２４ビットカウンタがあって、それぞれが交互に＋１（インクリメント）されていきます。
このとき最下位のＡレジスタは共通ではなくて、見かけ上はＡレジスタが別々に２個存在するかのように動作します。
いったいどうなっているのでしょうか？
その答えは、次回までの宿題といたしましょう。
それまでに、よーく考えてみてください。
いやぁ。こういうプログラムを書くと、いかにもアセンブラだなぁ、という感じになりますねぇ。
あ。こんな複雑なプログラムを書かなくても、カウントアップのプログラムはいくらでも書けるはず、なんてことは、言いっこなし、にしましょうね。
簡単に済ませてしまったら、ＰＣＨＬもＳＰＨＬも出番がありませんから。
このプログラムは単なるテストプログラムですから、実につまらないことをさせているだけですし、わざと複雑にしているところもありますけれど、実は、普段は滅多にお目にかかれない、ウラワザ的なことをやっています。
そのあたりのところもじっくりと味わっていただきたいと思って、用意しましたのですよ（ぜひ、ご賞味あれ）。
なお、ＤＢというのはアセンブラの擬似命令です。
擬似命令とは、ＣＰＵにはない命令なのですが、アセンブラを機械語に翻訳する過程で必要になる特殊な機能を実現するために、用意された手続きのことです。
ＤＢはｄｅｆｉｎｅ ｂｙｔｅ、のことで、１バイトのコードをそのままその位置（メモリアドレス）に置く、という働きをします。
もうひとつ。
このプログラムはＲＡＭの上でしか、動きません。
ＲＯＭで動作させるためには、スタックとプログラムを分離する必要があります（その意味、わかりますでしょうか？）。
あ。もうひとつ。
プログラムの先頭で、ＭＯＶ命令を使っていますが、ここはＬＸＩ Ｂ，００００、ＬＸＩ Ｄ，００００でも構いません。
一般にアセンブラ（機械語も同じ）では、レジスタを００でクリアするときには、バイト数の節約から、このような書き方をします。
ついでに、もうひとつ。
先頭のＭＶＩ Ａ，００も、今のところは、こう書くより仕方がないので、こうしていますが、ここは、本当はＸＯＲ命令を使って、
ＸＯＲ Ａ
と書くのが一般的です。こうすると、１バイト節約できます。
ＸＯＲ命令はレジスタクリアの代わりに最も良く用いられます（キャリーフラグもクリアされるなどフラグにも影響することに注意）。
ＭＶＩ Ａ，００
と書くよりも、
ＸＯＲ Ａ
と書いたほうが、なんとなく、かっこよく見えたりしませんか？
２００９．２．１５ｕｐｌｏａｄ
２００９．２．１６一部追記、訂正（昨日は眠い目をこすりながら書いていましたので、とんでもない大ポカをやってしまいました。ＳＰとＰＣの説明が一部入れ替わっていました。今朝読み返していて気がつきましたので大急ぎで訂正しました）
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