(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１６９回］
●ＲＬＣ、ＲＲＣ、ＲＡＬ、ＲＡＲの回路図の説明です
ＲＬＣ、ＲＲＣ、ＲＡＬ、ＲＡＲの回路図は前回お見せしましたが、少し複雑な回路ですので、もう一度、掲載いたします。
回路図の上部中ほどにシフトレジスタ７４ＨＣ１９４が２個つながっています。
上側が上位４ビット（Ｄ７〜Ｄ４）、下側が下位４ビット（Ｄ３〜Ｄ０）を受け持ちます。
下位側のＱＤ出力（つまりＤ３出力）が上位側のＲ入力につながっています。
前回にもお話ししましたが、７４ＨＣと８０８０ではビット表現のＲｉｇｈｔ（右）とＬｅｆｔ（左）が逆になっています。
７４ＨＣ１９４のＲ入力には、ｓｈｉｆｔ ｒｉｇｈｔ ｓｅｒｉａｌ ｉｎｐｕｔと書いてあります（前回［第１６８回］ＭＭ７４ＨＣ１９４ｄａｔａｓｈｅｅｔ参照）。
７４ＨＣ１９４でいうところのｓｈｉｆｔ ｒｉｇｈｔというのは、Ｄ４→Ｄ７の向きに１ビットシフトすることで、これは８０８０ではｒｏｔａｔｅ ｌｅｆｔなのですが、表現の違いはしばらく置くとして、とにかくＤ０→Ｄ３、Ｄ４→Ｄ７の向きにシフトするときには、上位側のＲ入力に下位側のＤ３出力をつなげば、上下がうまくつながることになります。
同様の考えで、上位側のＱＤ（Ｄ７）出力は、下位側のＲ入力につなげばよいことになります。
ところが回路図を見ると、上位側のＱＤ（Ｄ７）出力は、下位側のＲ入力には、直接はつながっていません。
間に７４ＨＣ５１のＡＮＤ−ＮＯＲゲートが入っています。
なぜこんな面倒な回路になっているのでしょう？
Ｄ０→Ｄ７の向きにデータをシフトさせる命令は２通りありました。
ＲＬＣとＲＡＬです。
ＲＬＣは、Ｄ７がＤ０に入りますが、ＲＡＬはＤ７ではなくてＣ（キャリー）フラグがＤ０に入ります。
どちらの命令であるかによって、下位側のＲ入力には、Ｄ７出力かＣ（キャリー）出力かを選択して接続する回路が必要になってきます。
ＲＬＣのマシン語コードは０００００１１１、ＲＡＬのマシン語コードは０００１０１１１です。
ｂｉｔ４（ＯＰ４）の１、０によって、どちらの命令であるかがわかります。
ＲＬＣはＯＰ４＝０で、そのとき下位側のＲ入力には、上位側のＤ７出力が入ります。
ＲＡＬはＯＰ４＝１で、そのとき下位側のＲ入力には、ＣＦ（キャリーフラグ）が入ります。
７４ＨＣ５１によって、そのようにセレクトされます。
［０９．２．２５追記、訂正 ここから］
回路図の左下で、ＣＦ（キャリーフラグ）がＤフリップフロップ７４ＨＣ７４によって、Ｔ４のときにラッチされています。
しかし、このラッチは無用でした。
ローテイト命令はその命令の実行前のＡレジスタのＤ７かＤ０のいずれかが、命令実行後のＣ（キャリー）フラグの値になります。
この「追記」を書く前は、
ローテイト命令の実行によって、Ｄ７もＤ０も変化してしまいますので、命令実行前のＴ４のタイミングでＣ（キャリー）フラグをセットまたはリセットしておく必要があります（７４ＨＣ１９４のシフト動作はＴ５の終りに行われます）。
その一方で、ＲＡＬとＲＡＲ命令では、命令実行前のＣ（キャリー）フラグが必要になります。
そういうわけで、Ｔ４のときに、命令実行前のＣ（キャリー）フラグをラッチしているのです。
と書いていたのですが、この文には、複数の間違いがありました。
正しくは、以下のように書くべきでした。
ローテイト命令の実行によって、Ｄ７もＤ０も変化してしまいますので、命令実行前のＴ４のタイミングでＤ７とＤ０をラッチしておく必要があります（７４ＨＣ１９４のシフト動作はＴ６の終りに行われます）。
そういうわけで、Ｔ４のときに、命令実行前のＤ７とＤ０を、図右側の７４ＨＣ７４にラッチしているのです。
このときにラッチされた情報（右回りならＤ０、左回りならＤ７を選択する、ということも含めて）は、ローテイト動作が完了したＴ８のタイミングで、Ｃ（キャリー）フラグをセット、リセットする信号として出力されます。
自分でそのようにしっかり考えて設計したのに、すぐにそのことを忘れてしまい（もう、完全な痴呆の症状ですなあ）、まったく無駄なＣフラグの保持回路を追加してしまいました。
「おーい。かあさーん。晩御飯はまだかねー」
「あら、やだ。晩御飯は、ついさっき、食べましたでしょ」
「お、お、お。そうだった。…。ところで…。今日の晩御飯は、いつ、食べさせてくれるのかね？」
右回りか左回りかという情報は、（この文の下の方でも説明していますが）命令コードのｂｉｔ３（ＯＰ３）に含まれています。
ＯＰ３が１なら右回りなのでＤ０が選択され、ＯＰ３が０ならば左回りなのでＤ７が選択されます。
Ｄ０、Ｄ７は、Ｍ２（Ｔ４、Ｔ５）の期間にＡレジスタから内部データバスに出力されるｉＢ０〜ｉＢ７のうちの、ｉＢ０、ｉＢ７を使います。
そのため、Ｄフリップフロップ７４ＨＣ７４にラッチするタイミングは、ｉＢ７〜ｉＢ０がＴ４の始めに出力されはじめて、それが十分確定するＴ４の終りまで待つ必要があります。
ＤフリップフロップのＣＫ入力として、Ｔ４を反転しているのはそのためです（下図）。
［０９．２．２５追記 ここまで］
さて、まだ７４ＨＣ１９４の回路について、説明は完了していません。
今度は、上位側のＱＡ（Ｄ４）と下位側のＬ入力の接続について、です。
７４ＨＣ１９４のＬ入力には、ｓｈｉｆｔ ｌｅｆｔ ｓｅｒｉａｌ ｉｎｐｕｔという説明がついています（前回［第１６８回］ＭＭ７４ＨＣ１９４ｄａｔａｓｈｅｅｔ参照）。
７４ＨＣ１９４でいうところのｓｈｉｆｔ ｌｅｆｔというのは、Ｄ３→Ｄ０の向きに１ビットシフトすることで、これは８０８０ではｒｏｔａｔｅ ｒｉｇｈｔになります。
表現は全く逆なのですが、とにかくＤ７→Ｄ４、Ｄ３→Ｄ０の向きにシフトするときには、下位側のＬ入力に上位側のＤ４出力をつなげば、上下がうまくつながることになります。
同様の考えで、下位側のＱＡ（Ｄ０）出力は、上位側のＬ入力につなげばよいことになります。
しかし、下位側のＱＡ（Ｄ０）出力は、上位側のＬ入力には、直接はつながっていません。
間に７４ＨＣ５１のＡＮＤ−ＮＯＲゲートが入っています。
この回路は、さきほど説明した、上位側のＱＤ（Ｄ７）出力と下位側のＲ入力との接続回路と同じ考え方の回路です。
Ｄ７→Ｄ０の向きにデータをシフトさせる命令も２通りありました。
ＲＲＣとＲＡＲです。
ＲＲＣは、Ｄ０がＤ７に入りますが、ＲＡＲはＤ０ではなくてＣ（キャリー）フラグがＤ７に入ります。
どちらの命令であるかによって、上位側のＲ入力には、Ｄ０出力かＣ（キャリー）出力かを選択して接続する回路が必要になってきます。
ＲＲＣのマシン語コードは００００１１１１、ＲＡＲのマシン語コードは０００１１１１１です。
ｂｉｔ４（ＯＰ４）の１、０によって、どちらの命令であるかがわかります。
ＲＲＣはＯＰ４＝０で、そのとき上位側のＬ入力には、下位側のＤ０出力が入ります。
ＲＡＲはＯＰ４＝１で、そのとき上位側のＬ入力には、ＣＦ（キャリーフラグ）が入ります。
７４ＨＣ５１によって、そのようにセレクトされます。
７４ＨＣ１９４には、Ａレジスタの値が入ります。
回路図の下の方、７４ＨＣ０３にＭ２が入っていて、出力はｒｅｇＲＤになっています。
Ｍ２のときにｒｅｇＲＤがアクティブになりますが、ｓ３〜ｓ０の出力は回路図のどこにもありません。
ｓ３〜ｓ０がハイインピーダンス（つまり１）でｒｅｇＲＤがアクティブになりますから、Ａレジスタから内部データバス（ｉＢ０〜ｉＢ７）にデータが出力されます。
同じＭ２のときに、７４ＨＣ１９４のｓ１、ｓ０につながっているＯＲゲート（７４ＨＣ３２）の出力はＨになります。
そしてＴ４をインバートした信号が７４ＨＣ１９４のクロックに入っていますから、Ｔ４の終りのタイミングで、内部アドレスバスの値（Ａレジスタから出力された値）が、７４ＨＣ１９４にロードされます。
７４ＨＣ１９４のｓ１、ｓ０入力は、Ｍ２のときだけはともに１になりますが、それ以外のときは、ＯＰ３（命令コードのｂｉｔ３）が１のときに、ｓ１＝１、ｓ０＝０になります。ＯＰ３＝０のときには、ｓ１＝０、ｓ０＝１になります。
命令コード（マシン語コード）をもう一度並べてみます。
ＲＬＣ ０００００１１１
ＲＲＣ ００００１１１１
ＲＡＬ ０００１０１１１
ＲＡＲ ０００１１１１１
↑ｂｉｔ３
ＯＰ３（ｂｉｔ３）＝１は、ＲＲＣとＲＡＲで、ＯＰ３（ｂｉｔ３）＝０はＲＬＣとＲＡＬです。
右ローテイトは７４ＨＣ１９４では左シフトですから、ｓ１＝１、ｓ０＝０にします。
左ローテイトは７４ＨＣ１９４では右シフトですから、ｓ１＝０、ｓ０＝１にします。
そして、Ｔ６をインバートして７４ＨＣ１９４のクロックに入れると、ｓ１、ｓ０にしたがった向きにシフトが行われます。
シフト完了後のＭ４のときに、７４ＨＣ１９４の出力は７４ＨＣ２４４を通して内部データバスに出力されます。
一方、Ｔ８のタイミングでｒｅｇＷＲがアクティブになります。
ｒｅｇＲＤのときと同じで、レジスタアドレスを決定するｄ３〜ｄ０の出力回路は、回路図のどこにもありませんから、ｄ３〜ｄ０は１１１１で、Ａレジスタが選択されて、内部データバスの値が、Ａレジスタに書き込まれます。
なお、この回路のままで、Ｍ２のときにｓ３〜ｓ０を、そしてＭ４のときにｄ３〜ｄ０をそれぞれアクティブにする回路さえ追加すれば、Ｚ８０のように、Ｂ〜Ｌレジスタもローテイトすることができます。
もちろん、その動作をさせるためには、あらたなマシン語コードの追加と、そのためのデコード回路も追加することが必要になります。
２００９．２．２３ｕｐｌｏａｄ
２００９．２．２５追記、訂正
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