(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１８４回］
●論理演算命令（ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ）のクロック毎の動作の写真です
今回は、前回２３２ＣでパソコンからＬＯＡＤした論理演算命令のテストプログラムをマシンクロック毎にステップ動作させて、その写真を撮りました。
論理演算命令のテストプログラムは［第１８２回］にありますが、もう一度、プログラムリストをお見せします。
回路の説明（［第１７９回］）のところでも説明しましたように、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲの回路はほとんどが共通の回路を使います。最終段で、結果をＡレジスタに書き込むときに、どの回路の７４ＨＣ２４４ゲートを開くかが異なっているだけです。
ＡＮＤとＯＲとＸＯＲとで演算の値を変えるよりも、同じ値で結果がどう異なるかを見る方がわかりやすいかと思います。
それにともなって、フラグがどのように変化するのかも見たいと思います。
演算の対象になる値があるのが、レジスタなのか、メモリなのか、それとも定数なのか、という違いはそれぞれテストしたいところです。
そこでプログラムリストを見ればわかるように、どの命令も、９１とＦ０との間の演算を行うようにしてあります（最後のＡＮＡ ＭとＸＲＡ Ａは値が少し違います）。
９１とＦ０にしたことには、それほど深い理由はありません。演算の結果が奇数になったり偶数になったり、あるいは正数になったり負数になったりすることが期待できるという理由でてきとうに選びました。
最初は００００番地のＪＭＰ命令のＴ０の写真です。
［第１８２回］に説明しましたように、００００番地からトグルスイッチをパチパチさせてメモリに書き込んだプログラムは終りがありません。いつまでも、受信データをひたすら待ちつづけて、同じところをグルグルと永久に回りつづけます。
こういうプログラムを「無限ループ」と言います。
で、ＨＬレジスタのＬＥＤ表示を見ていて、受信が完了して、ＨＬのＬＥＤ表示が停止したら、メモリ書き込みモードにして、００００番地の値としてＣ３を書き込みます。
Ｃ３はＪＭＰ命令の命令コードです。
００００〜０００２には、２１０００１という命令が書かれていました。
ＬＸＩ Ｈ，０１００
です。
その００００の値をＣ３に直すと、
ＪＭＰ ０１００
になります。
こうすることで、リセットすると、最初にこのＪＭＰ命令が実行されるため、０１００からのメモリにロードされた、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲのテストプログラムが実行されることになります。
ＪＭＰ命令は今までに何回もでてきていますから、ここはこの写真だけで、その次の命令に行くことにします。
ＪＭＰ ０１００の実行の結果、ＰＣ（プログラムカウンタ）には０１００がセットされ、０１００に書かれている、ＭＶＩ Ａ，９１が実行されます。
ＭＶＩ命令の写真も以前にお見せしています。
ですから、これも省略することにしましょう。
その次はいよいよＡＮＩ命令です。
０１０２番地のＥ６Ｆ０（ＡＮＩ Ｆ０）です。
ＡＮＩ命令のＴ０の写真です。
ここまでに実行された、ＭＶＩ Ａ，９１命令によって、Ａレジスタには９１が書き込まれています。
Ａレジスタは上から３列目の右端にあります。写真ではちょうど中央あたりに写っています。
各命令のＴ０〜Ｔ３は同じですから、それも省略して、次は、いつものようにＴ４の写真からお見せすることにします。
ここからはタイミングチャートを見ながら確認する方がわかりやすいと思います。
タイミングチャートも回路図と同じ［第１７９回］にありますが、もう一度、お見せすることにします。
ＡＮＩ Ｆ０命令の、Ｔ４の写真です。
Ａレジスタから９１が内部データバスに読み出され、ＡＬＵの”Ａ”レジスタに書き込まれています。
Ａレジスタの左にある、ＡｒｅｇＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯しています。
内部データバスは写真では一番下の真中あたりに見えます。
その少し右上にあるのはＯＰコードレジスタです。ＡＮＩ命令のＯＰコードＥ６がラッチされています。
その列の右端にあるのは、Ｔクロックを表示する５ビットのＬＥＤです。
ＡＬＵの”Ａ”レジスタは上から２列目の左端にあります。
ＡＬＵの”Ａ”レジスタの左にある、ＡＬＵ”Ａ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯しています。
このとき、ＡＬＵの”Ａ”レジスタの右にある、”Ｂ”レジスタの値はまだ書き込まれていなくて、たまたま００になっています。
ＡＬＵ演算回路は、クロックに関係なく、そのときのＡＬＵ”Ａ”レジスタとＡＬＵ”Ｂ”レジスタとの間の演算を瞬時に行って、その結果を常に表示しています。
ＡＬＵ”Ｂ”レジスタのさらに右側（やや右上）には、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＡＤＤの各演算の結果が表示されています。
９１と００との間のＡＮＤは００です。ＯＲとＸＯＲとＡＤＤはいずれも９１になります。
ＡＮＩ Ｆ０命令のＴ５の写真です。
ＡＬＵ”Ａ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＡＮＩ Ｆ０命令のＴ６の写真です。
メモリアドレス０１０３からＦ０が内部アドレスバスに読み込まれています。
外部アドレスバスＡ１５〜Ａ８は、下の列の左端で、その右は同じくＡ７〜Ａ０です。ＰＣ（プログラムカウンタ）の値の０１０３を表示しています。ＰＣ（プログラムカウンタ）はその上の列の右側にあります（左からＷＫＨレジスタ、ＷＫＬレジスタ、ＰＣＨ、ＰＣＬ）。
外部アドレスバスの右は外部データバスＤ７〜Ｄ０です。メモリアドレス０１０３の値、Ｆ０が読み出されて表示されています。
内部データバスに読み込まれたＦ０は、ＡＬＵ”Ｂ”レジスタに書き込まれていて、ＡＬＵ”Ｂ”レジスタもＦ０になりました。
ＡＬＵ”Ｂ”レジスタの左側にあるＡＬＵ”Ｂ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯しています。
ＡＬＵ”Ａ”レジスタとＡＬＵ”Ｂ”レジスタの演算結果はただちに表示されます。
９１とＦ０のＡＮＤは９０、ＯＲはＦ１、ＸＯＲは６１になり、ＡＤＤは８１になります。
ＡＮＩ Ｆ０命令のＴ７の写真です。
ＡＬＵ”Ｂ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＡＮＩ Ｆ０命令のＴ８の写真です。
ＡＮＤ回路のＬＥＤ表示の左側にある、ＡｎｄＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯して、ＡＮＤの結果（９０）が内部データバスに出されています。
Ａレジスタの右側にあるＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯して、Ａレジスタに内部データバスの値、９０が書き込まれています。
フラグレジスタ（一番上の列の左から２番目）は、左端のＳ（サイン）フラグが点灯、その右のＺ（ゼロ）フラグが消灯、その右のＨ（ハーフキャリー）フラグが消灯、その右のＰ（パリティ）フラグが点灯、右端のＣ（キャリー）フラグが消灯しました。
ＡＮＩ Ｆ０命令のＴ９の写真です。
ＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＰＣ（プログラムカウンタ）の右側のＰＣｃｌｋ（緑ＬＥＤ）が点灯しました。
ＰＣはＴ９の終りのタイミングで＋１されます。
ＡＮＩ Ｆ０命令のＴ１０（次の命令のＴ０）の写真です。
Ｔ１０は一瞬で終了し、次の命令のＴ０になります。
ＰＣ（プログラムカウンタ）は＋１されて０１０４になりました。
ＰＣの値が外部アドレスバスに出力されています。
外部データバスにはメモリアドレス０１０４の値（次の命令コード３Ｅ）が出力されています。
次の命令のＭＶＩ Ａ，９１はさきほど実行した命令と同じなので、ここは省略することにします。
その次の命令は、ＭＶＩ Ｂ，Ｆ０です。
これも同じ動作ですから、省略することにします。
次は、０１０８のＯＲＡ Ｂ命令です。
ＯＲＡ Ｂ命令のＴ０の写真です。
上から３列目、左からＤ、Ｅ、Ｂ、Ｃ、Ａレジスタです。
ＢレジスタにはＦ０が、Ａレジスタには９１が入っています。
ＯＲＡ Ｂ命令の実行によって、Ａレジスタの値がＡＬＵ”Ａ”レジスタにセットされ、Ｂレジスタの値がＡＬＵ”Ｂ”レジスタにセットされます。
先ほど実行したＡＮＩ Ｆ０までの命令によって、ＡＬＵ”Ａ”レジスタには９１が、ＡＬＵ”Ｂ”レジスタにはＦ０がすでにセットされています。
セットされる値も同じなら、演算の様子も同じなので、途中は省略することにします。
念のために、ＢレジスタからＡＬＵ”Ｂ”レジスタに値がセットされるところだけは、見てみることにします。
ＯＲＡ Ｂ命令のＴ６の写真です。
Ｂレジスタの左側にあるＢｒｅｇＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯しています。
内部データバスにはＢレジスタの値Ｆ０が読み出されています。
またＡＬＵ”Ｂ”レジスタの左にあるＡＬＵ”Ｂ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯しています。
それらによって、Ｂレジスタの値がＡＬＵ”Ｂ”レジスタに書き込まれていることがわかります。
ＯＲＡ Ｂ命令のＴ８の写真です。
ＯＲ回路のＬＥＤ表示の左側にある、ＯｒＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯して、ＯＲの結果（Ｆ１）が内部データバスに出されています。
Ａレジスタの右側にあるＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯して、Ａレジスタに内部データバスの値、Ｆ１が書き込まれています。
フラグレジスタは、左端のＳ（サイン）フラグが点灯、その他のＺ（ゼロ）フラグ、Ｈ（ハーフキャリー）フラグ、Ｐ（パリティ）フラグ、Ｃ（キャリー）フラグが消灯しました。
ＯＲＡ Ｂ命令のＴ９の写真です。
ＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＯＲＡ Ｂ命令のＴ１０（次の命令のＴ０）の写真です。
Ｔ１０は一瞬で終了し、次の命令のＴ０になります。
ＰＣ（プログラムカウンタ）の値０１０９が外部アドレスバスに出力されています。
外部データバスにはメモリアドレス０１０９の値（次の命令コード３Ｅ）が出力されています。
次の命令のＭＶＩ Ａ，９１はさきほど実行した命令と同じなので、ここは省略することにします。
その次の命令は、ＸＲＡ Ｂです。
ＸＲＡ Ｂ命令のＴ０の写真です。
演算の過程はさきほどのＯＲＡ Ｂ命令と同じですから、結果をＡレジスタに格納するところの前までは、省略します。
ＸＲＡ Ｂ命令のＴ８の写真です。
ＸＯＲ回路のＬＥＤ表示の左側にある、ＸｏｒＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯して、ＸＯＲの結果（６１）が内部データバスに出されています。
Ａレジスタの右側にあるＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯して、Ａレジスタに内部データバスの値、６１が書き込まれています。
フラグレジスタは、全部消灯しました。
ＸＲＡ Ｂ命令のＴ９の写真です。
ＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＸＲＡ Ｂ命令のＴ１０（次の命令のＴ０）の写真です。
Ｔ１０は一瞬で終了し、次の命令のＴ０になります。
ＰＣ（プログラムカウンタ）の値０１０Ｃが外部アドレスバスに出力されています。
外部データバスにはメモリアドレス０１０Ｃの値（次の命令コード２１）が出力されています。
次の命令はＬＸＩ Ｈ，＄０２００です。
ＬＸＩ命令も、その動作の写真はすでに紹介していますから、ここは省略することにします。
その次の命令は、ＭＶＩ Ｍ，Ｆ０です。
ＭＶＩ Ｍ命令も紹介済みですから、ここも省略します。
次の命令は０１１１のＡＮＡ Ｍです。
ＡＮＡ Ｍ命令のＴ０の写真です。
演算の過程はさきほどまでとは少し変わります。
Ａレジスタの値は、さきほどのＸＲＡ Ｂ命令の実行の結果、６１になりました。
この６１と、ＭＶＩ Ｍ命令によって、メモリアドレス０２００に書き込まれたＦ０との間の演算が行われます。
ＡＬＵ”Ａ”レジスタには６１が書き込まれ、ＡＬＵ”Ｂ”レジスタには現在と同じＦ０が、メモリの０２００からの値として書かれます。
ＡＮＡ Ｍ命令のＴ６の写真です。
メモリアドレス０２００から、その値のＦ０が内部アドレスバスに読み込まれています。
外部アドレスバスＡ１５〜Ａ８、Ａ７〜Ａ０には、ＨＬレジスタの値の０２００を表示しています。ＨＬレジスタは下から３列目の左側にあります（左からＨレジスタ、Ｌレジスタ）。
外部データバスＤ７〜Ｄ０には、メモリアドレス０２００の値、Ｆ０が読み出されて表示されています。
内部データバスに読み込まれたＦ０は、ＡＬＵ”Ｂ”レジスタに書き込まれています。
ＡＬＵ”Ｂ”レジスタの左側にあるＡＬＵ”Ｂ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯しています。
ＡＬＵ”Ａ”レジスタとＡＬＵ”Ｂ”レジスタの演算結果はただちに表示されます。
６１とＦ０のＡＮＤは６０、ＯＲはＦ１、ＸＯＲは９１になり、ＡＤＤは５１になります。
ＡＮＡ Ｍ命令のＴ７の写真です。
ＡＬＵ”Ｂ”ｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＡＮＡ Ｍ命令のＴ８の写真です。
ＡＮＤ回路のＬＥＤ表示の左側にある、ＡｎｄＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯して、ＡＮＤの結果（６０）が内部データバスに出されています。
Ａレジスタの右側にあるＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯して、Ａレジスタに内部データバスの値、６０が書き込まれています。
フラグレジスタは、右から２番目のＰ（パリティ）フラグだけが点灯、その他のフラグは消灯しました。
ＡＮＡ Ｍ命令のＴ９の写真です。
ＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＡＮＡ Ｍ命令のＴ１０（次の命令のＴ０）の写真です。
Ｔ１０は一瞬で終了し、次の命令のＴ０になります。
ＰＣ（プログラムカウンタ）の値０１１２が外部アドレスバスに出力されています。
外部データバスにはメモリアドレス０１１２の値（次の命令コードＡＦ）が出力されています。
次の命令はＸＲＡ Ａです。
ＸＲＡ命令はさきほどＸＲＡ Ｂ命令のところで、動作を確認しました。
今回はＡＬＵ”Ａ”レジスタだけではなくて、ＡＬＵ”Ｂ”レジスタにもＡレジスタの値が入るところだけが異なっています。
ＸＲＡ Ａは、Ａレジスタをクリアし、さらにＣ（キャリー）フラグもクリアしたいときに、よく用いられます。
なおＡレジスタはそのままの値を維持したままで、Ｃ（キャリー）フラグだけをクリアしたいときには、ＯＲＡ Ａを使います。
Ａレジスタの値は、さきほどのＡＮＡ Ｍ命令の実行の結果、６０になりました。
この６０が、ＡＬＵ”Ａ”レジスタとＡＬＵ”Ｂ”レジスタにセットされる結果、同じ６０同士の演算が行われます。
演算の過程はＸＲＡ Ｂのときと同じですから、今回は結果をＡレジスタに格納するところの前までは省略することにします。
ＸＲＡ Ａ命令のＴ８の写真です。
６０同士の演算の結果、ＡＮＤは６０、ＯＲも６０、ＸＯＲは００になり、ＡＤＤはＣ０になっています。
ＸＯＲ回路のＬＥＤ表示の左側にある、ＸｏｒＲＤ（黄ＬＥＤ）が点灯して、ＸＯＲの結果（００）が内部データバスに出されています（００ですから全消灯です）。
Ａレジスタの右側にあるＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が点灯して、Ａレジスタに内部データバスの値、００が書き込まれています。
フラグレジスタは、左から２番目のＺ（ゼロ）フラグと、右から２番目のＰ（パリティ）フラグが点灯し、その他のフラグは消灯しました。
ＸＲＡ Ａ命令のＴ９の写真です。
ＡｒｅｇＷＲ（緑ＬＥＤ）が消灯しました。
ＸＲＡ Ａ命令のＴ１０（次の命令のＴ０）の写真です。
Ｔ１０は一瞬で終了し、次の命令のＴ０になります。
２００９．３．１５ｕｐｌｏａｄ
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