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２６５回］

●前回の補足です

前回の終りのところで、参考までに、当社のＺ８０ＢＡＳＩＣボード（ＺＢＫボード）でテストプログラムを実行したところの画面をお見せしました。
ちょいと時間がなかったものですから、お見せしただけで終わってしまいました。

それについて、説明したとしましても、今作業中の「つくるＣＰＵ」の基板とは直接関係はありませんから、そのまま終わってしまってもよいのかも知れませんが、まあ、どんなことでも全くの無駄ということはないとも思いますから、今回は余談としてちょいと説明をすることにいたします。

もう一度、前回お見せした画面です。

この画面は当社のＢＡＳＩＣ制御ボードＺＢ２８Ｋをパラレルポート（プリンタポート）を使って、ＤＯＳＶパソコンと接続してオンラインで制御している画面なのです。
Ｗｉｎｄｏｗｓ９８まではプログラムで直接パラレルポートをアクセスできたのですが、ＷｉｎｄｏｗｓＸＰになってからはアクセスが禁止されてしまいました（だんだんと融通がきかなくなって、不便になってきています）。
ですからＺＢＫボードのシステムもＸＰ用にはＵＳＢ接続で制御するのですが、私はＸＰもＵＳＢも好きではありませんから、自分自身の作業ではＸＰなど使わないで、いまでもずっとＷｉｎｄｏｗｓ９８を使っています。

あ。勿論、この記事も全部Ｗｉｎｄｏｗｓ９８を使って作成して、そのままＵＰしています。
ＸＰよりＷｉｎｄｏｗｓ９８の方がうんと軽くて快適です。
やっぱりトシなのでしょうかねぇ。
使い慣れたものからなかなか離れられません。

この画面、ＤＯＳプロンプト（ＤＯＳ窓）なのですが、これも使い慣れると離れられないのです。
さて、この画面、相手はＺ８０互換のＫＬ５Ｃ８０１２ＣＰＵを搭載したＺＢＫボードです。
そのＣＰＵとパラレルポートを使って交信中の画面です。
白い文字は、こちらのプログラム（ＤＯＳプログラム）によって表示された文字です。
緑の文字は、ＺＢＫボードから送られてきたものです。

画面中ほど、/LD C:\ASM80\TEST9Z.BIN,4100
というのは、Ｗｉｎｄｏｗｓのキーボードから、このままコマンドとして入力したものです。
ＺＢＫシステム用のＤＯＳプログラムがこのコマンドを受け、ＴＥＳＴ９Ｚ．ＢＩＮファイルの中身をパラレルポートを通じてＺＢＫボードに送出します。
ＺＢＫボードは受け取ったデータをマシン語プログラムとして、ボード上のＲＡＭの４１００番地から格納します。

その次の、ＢＰ　４２０１ですが、今回は、これを説明したかったのです。
ＢＰはブレークポイントを設定するコマンドです。
マシン語プログラムのアドレス４２０１でブレークせよ、というコマンドです。

次のＪＰ　４１００は、アドレス４１００から実行せよ、というコマンドです。
これらのコマンドは、Ｗｉｎｄｏｗｓのキーボードから入力したものが、パラレルポートを通じてＺＢＫボードにコマンドとして送られます。

その次の緑の表示は、ＺＢＫボード上のＣＰＵ（Ｚ８０）が４１００からのプログラムを実行して、さきほどのブレークポイントでブレークした結果をＤＯＳＶパソコンに、パラレルポートを通じて送ってきたデータです。

ＡＦはＡレジスタとフラグです。ＢＣ、ＤＥ、ＨＬはそれぞれＢＣレジスタ、ＤＥレジスタ、ＨＬレジスタです。
Ｚ８０ＣＰＵですから８０８０にはないレジスタも表示されています。Ａ’Ｆ’～Ｈ’Ｌ’は「裏レジスタ」です。
ＩＸ、ＩＹ、Ｉも８０８０にはないレジスタです。
ＰＣはプログラムカウンタ、ＳＰはスタックポインタです。
その次の８ビットはフラグレジスタをビットで表現したものです。

ブレークポイントの４２０１について、プログラムリストを見てみましょう。
前回お見せしたＴＥＳＴ９の、その前後の部分です。


              ;RET
41E6 110000     LXI D,$0000
41E9 CD2742     CALL RC
41EC CD3142     CALL RNC
41EF CD3B42     CALL RZ
41F2 CD4542     CALL RNZ
41F5 CD4F42     CALL RP
41F8 CD5942     CALL RM
41FB CD6342     CALL RPE
41FE CD6D42     CALL RPO
              ;
              ; CHECK
4201 310060     LXI SP,ERBF
4204 210050     LXI H,STCK
4207 2B         DCX H
4208 11F642     LXI D,TBL1END
420B 0680       MVI B,80
420D 1A       LOOP0:LDAX D

４２０１番地はテストプログラムの実行が完了して、これから結果の値と比較データとの比較を開始する始めのアドレスなのです。
今回Ｚ８０にこのプログラムを実行させた目的は、その比較データのもとになる値として、ここまでの実行によってスタックに蓄えられた値を取得するためですから、ここ（４２０１）でブレークさせることにしたのです。

プログラムをこのようにブレークさせて途中で強制終了させることで、そのときのレジスタの値を知ることができます。
さきほどのＤＯＳ画面をもう一度見てみましょう。
ＰＣ（プログラムカウンタ）は４２０１になっています。
ＳＰ（スタックポインタ）は４Ｆ８０になっていて、４ＦＦＦから４Ｆ８０までにテスト結果が蓄積されていることがわかります。
フラグレジスタはＦＦ（１１１１１１１１）です。テストのため、全フラグがＯＮになっていることを示しています。

レジスタ表示の次の、Ｄ．，４Ｆ８０，４ＦＦＦもＷｉｎｄｏｗｓのキーボードから入力したコマンドです。ＤＭ（メモリダンプ）コマンドです。
このコマンドを受け取ったＺＢＫボードは、ＲＡＭの４Ｆ８０～４ＦＦＦの値を、この画面で緑で表示されている通りの文字データの形で、パソコンに送信してきます。
Ｗｉｎｄｏｗｓ側のプログラムは、送られてきた文字データをただそのまま表示しているだけで、こちらからＺＢＫボードの中を見にいったりしているわけではありません。
ＤＯＳプログラムとＺＢＫボード側のプログラムがパラレルポートを介して交信することで、このようにプログラムを実行させたり、ＣＰＵの状態やＲＡＭの値などを受け取ることができるのです。

私はＺＢＫボードを使った通常の作業はＷｉｎｄｏｗｓ９８上でパラレルポートを介して行いますが、このＺＢＫボードのシステムはＷｉｎｄｏｗｓＸＰ上でＵＳＢを介して行うこともできるようになっています。

何をお話したいのか、おわかりになりますでしょうか？

「つくるＣＰＵ」もＵＳＢを介して、データの送受信をすることができるのですよねぇ。
ということは、「プログラムさえ作れば」今回説明した程度のことは、「つくるＣＰＵ」にだって、同じようにさせることができるのですよ！

いや。今すぐに、ではありません、ですよ。
今は、もう、基板の作業で、手一杯の状態ですから、とてもそこまではできません。

でも、全ての作業が完了して、当面、何もすることがなくなってしまったら（そりゃ、いつのことじゃいな）、このあたりのプログラムも作ってみてもよいなぁ、と思っています。

以上、今回は余談でした。

●余談の続きがありました。ブレークポイントのお話です

ひとつ、忘れていました。
ＴＫ８０もブレークポイントを設定することができます。
これはステップ動作と同じ仕組みで機能します。

前にＴＫ８０のステップ動作のところで説明しましたように、ＴＫ８０では割り込みを利用しています。
割込みによるステップ動作を連続で自動継続して進める中で、アドレスの比較を行い、指定したアドレスになったところでブレークするという仕組みです。
１命令実行するごとに割込みが発生して、そのたびにモニタプログラムが実行されますから、ブレーク動作をさせないで普通にプログラムを実行させるのに比べて何十倍も時間がかかってしまいます。

ところで。
今回説明した、ＺＢＫボードのブレーク動作は、割込みを利用していません。
ブレークポイントまでは普通にプログラムが実行されます。
割込みは使っていませんが、ブレークポイントまで来ると、突然「システムブレーク」して、システムルーチンに戻ってきます。
さきほどのＤＯＳ画面の通りです。

そんな器用なことが、どうするとできるのでしょうか？
Ｚ８０だから？
いえいえ。８０８０だってできるのです。
もちろん、「つくるＣＰＵ」だって、できます。
Ｚ８０（８０８０）のプログラムに詳しい方でしたら、わかりますよね。

ああ。また、脱線してしまいますけれど…。
２００９．７．１ｕｐｌｏａｄ

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