ＴＴＬでＣＰＵを作ろう！

~~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２３４回］

●ＰＣもＳＰも８ビット内部データバスにつながっています

前回、８０８０の場合、スタックポインタとプログラムカウンタが８ビットの内部データバスにつながっているのか、独立しているのかはわからない、と書きました。
一晩寝て、今朝になってから読み返していて気がつきました。
なんだ。両方とも８ビットデータバスにつながっているに、決まってるじゃないか。

やっぱり一晩寝ると、多少は脳細胞も復活してくれるようです。
こんな当たり前のことに気が付かなかったなんて、お恥ずかしい限りです。

どうしてスタックポインタもプログラムカウンタも８ビットの内部データバスにつながっている、と断言できるのでしょうか？

●その理由です

まずは、プログラムカウンタからです。
前回は、プログラムカウンタを扱う命令としてはＰＣＨＬがある、ということにほんの少しだけふれました。
ＰＣＨＬ命令はＨＬレジスタの値をプログラムカウンタに転送する命令です。
その結果、ＨＬの値が示すアドレスにジャンプすることになります（間接ジャンプ命令です）。

プログラムカウンタに値をセットする命令はこのＰＣＨＬだけですから（と思い込んでしまったのが、おばかでした）、ＨＬ→ＰＣへのデータ転送を８ビットの内部データバスを介して行うのか、それともそれ専用に１６ビットを一度に送るのかは、８０８０の設計図を見たわけではないので、わかりません。
と、まあ、みごとに、おばかなことを書いてしまいました。

たしかにちょっと考えると、プログラムカウンタに値をセットする命令はＰＣＨＬだけのように、思えます。
でも、でも、ほら、他にもあるじゃありませんか。

たとえば、ＪＭＰ命令（ＪＺ、ＪＣなどの条件ＪＭＰ命令も）、ＣＡＬＬ命令もそうでした。
ＪＭＰ命令やＣＡＬＬ命令は、メモリに書かれているＯＰコードの次の２バイトの値を、次の命令実行アドレスとしてプログラムカウンタに書き込みます。

メモリからは、当然１度に１バイトずつしか読めません。
メモリから読み出した値は、必ず、８ビットの内部データバスを通ります。
その値をプログラムカウンタに書き込むためには、プログラムカウンタが８ビットずつ上位、下位に分かれて、それぞれが内部データバスにつながっていなければならない、という当然の理屈です。

それに加えて、ＣＡＬＬ命令の場合は、さらに、今あるプログラムカウンタの値を、先にメモリスタックに退避させる、という働きもします。
メモリスタックは当然８ビットですから、プログラムカウンタの値は、やはり上位、下位の８ビットの値に分けられて、内部データバスに読み出されたあと、メモリに書き込まれることになります。

これと逆の動作をするのがＲＥＴ命令です。
ＲＥＴ命令は、メモリスタックから読み出した戻り先アドレスをプログラムカウンタに格納する、という動作をしますが、これも上でＣＡＬＬについて説明しましたように、メモリからは１度に８ビットの値しか読み出せませんから、やはり、８ビットの内部データバスを経由して、プログラムカウンタに、８ビット、２回に分けて書き込まれることになります。

どう考えてもプログラムカウンタは８ビットの内部データバスにつながっていなくてはならないわけです。

さて、次にスタックポインタについても考えてみます。

前回、スタックポインタを扱う命令として、ＳＰＨＬとＬＸＩ　ＳＰがある、ということをほんの少しだけ書きました。

なかでもＬＸＩ　ＳＰは、ＪＭＰやＣＡＬＬと全く同じで、メモリにあるＯＰコードの次に書かれている８ビット２バイトの値を、メモリから読み出して、それをスタックポインタに書き込む命令ですから、その値は当然８ビットの内部データバス経由で、８ビットずつ２度に分けて書き込むしか仕方がないはずです。
スタックポインタも８ビットの内部データバスにつながっているに決まっている、のです。

これは、昨日、ＬＸＩ　ＳＰ命令を持ち出した時点で、すぐに気がつかなくてはならなかった、ことなのです。
やっぱり、あれです。夜遅くまでパソコンなどをさわっていると、脳が酸素欠乏症になってしまうのですよね。

スタックポインタを扱う命令は他にもありました（これも、今朝になってから、思い出しました。やっぱり、低酸素症だわ）。

ＤＡＤ　ＳＰです。
ＨＬレジスタとスタックポインタの値を加算して、結果をＨＬレジスタに入れる、という命令です。
１６ビットの加算命令ですけれど、これは間違い無く、８ビットに分けて、下位、上位の順に、２回加算しています。
なぜ？ですか。

だって、８０８０は８ビットのＡＬＵしか無いからなのですよ。
前回の８０８０の内部ブロック図をもう一度見てみましょう。
真中あたりに、ＡＲＩＴＨＭＥＴＩＣ　ＬＯＧＩＣ　ＵＮＩＴ（ＡＬＵ）と書いてあって、その右下にちょっと小さいですけれど（８）と書いてありますでしょう。
８ビットのＣＰＵですから、８ビットのＡＬＵなのです。
これはもう、どう考えても、スタックポインタも８ビット内部データバスにつながっていなくてはならない、わけです。
２００９．５．２８ｕｐｌｏａｄ

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