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３１回］

●メールをいただきました

中島　千明様からメールをいただきました。なんでも学生時代にＴＴＬ３６１個を使うボードを作られたことがあるとのこと（しかもジャノ目基板に手配線！）。
中島　千明様のこちらのサイトで実物写真を見られます（すごい！）。

中島　千明様は、ＣＱ出版社「新世代8051系マイコン入門ハンドブック」の著者です。
こういう立派なご本の著者からメールをいただいたりすると、感激してしまいますね。
わざわざ８０８０のデータシートを添付してくださり、また８０８０のインストラクション（命令）ごとにフラグの変化がわかるという、なんとも有りがたいサイトのご紹介までしていただきました。
中島　千明様に感謝申し上げます。今後ともご支援、ご鞭撻をお願いいたします。

実は、私は、この連載記事を始めるにあたって、

ＩＣ３００個を使ったボードを実際に作ってしまうバカは、世界広しといえども、この私くらいだろう。

と考えて、ひとり、悦にいっておりました。
のですけれど、世界は意外に狭かったというか、本当にいらっしゃったのですねぇ。
ちょっと、ショックで、しばし茫然自失、あとしばらく自己嫌悪、でした。

この方のすごいのは、そんなもんじゃありません。
私はパソコンに向かってただＣＡＤを使って描いただけ。
この方は全部、ジャノ目基板に手配線をされたのですね！一本一本被覆をむいて、ハンダ付けをして…！
しかも、ＬＳＴＴＬを使って、３６１個！
私は７４ＨＣ、ＣＭＯＳですから、３００個でもなんとか動くだろうと思っていますが（でも正直なところ、心配）、ＬＳＴＴＬで動作させてしまった、というのが、なんとも、「すごい」の一語に尽きます。
それも経験を積んだ技術者ならばともかく、まだ学生のころだった、というのですから、驚きを通り越して、もう「呆然、言う言葉を知らず」、です。

中島　千明様のホームページによりますと、後にＣＱ出版社「インターフェース」誌の「ハードウェアコンテスト」で優秀賞を獲得されたとのこと。さもあらん、と思います。
氏の益々のご健闘、ご活躍をお祈りいたします。

●やっぱりＡＭＤだったんだ！

中島　千明様にメール添付でいただいたＡＭＤ版「８０８０」のデータシートをさっそく開いてみましたら、そこには「９０８０」の文字が！

その昔、秋葉原の「信越電機」で初めて手にしたＣＰＵ、確かＩｎｔｅｌのセカンドソースで製品名は８０８０ではなくて、９０８０、そしてメーカーはＡＭＤだったような…

というお話を「第１回」で致しました。

そうか！やっぱりＡＭＤ、９０８０だったんだ！
いやぁ、懐かしい。
中島　千明様、貴重なデータシートをお送りいただき、本当に有難うございました。

●でも残念ながら、フラグについては不明のまま

せっかくお送りいただいたＡＭＤのデータシートだったのですが、やっぱりＩｎｔｅｌと同じく、命令ごとのフラグの動作までは記載されていませんでした。うーん。残念。

●そうそう、もうひとつ、ホームページについての情報もいただいておりました

なんでも、８０８０の命令をクリックすると、なんと命令の動作の説明とともに、フラグの変化まで（！）、命令ごとに知ることができる、のだそうです。
それはすごい。これは、期待できますよ。
さっそく、行ってみました。
ＵＲＬは、http://www.comsci.us/cpu/8080/matrix.htmlです。

命令をクリックすると、
おおお、やった。とうとう…ありました。
フラグが表示されましたよ！
やっと、捜し物が、みつかりました！

●でも…、なんだか、少し、おかしいような…

ところがですね…。
なんだか、少し、おかしいのですよ…。

たとえば
ＡＤＤ　をクリックすると、
命令の動作説明とともに、フラグ変化についても、表示されるのですが…。
Ｓ（ｓｉｇｎ）と、Ｚ（ｚｅｒｏ）が変化するのは当然として、なんでＰ（ｐａｒｉｔｙ）まで変化するの？
おまけにＣ（ｃａｒｒｙ）とＡ（これは何の略だかわからない。ビット位置からすると、ｈａｌｆＣａｒｒｙのことだと思う）がクリアされるって、いくらなんでも、それは、ないんじゃないの？

おかしいのは、ＡＤＤだけで、ＡＤＣはＣもＡ（Ｈ？）もちゃんと変化するとあります。
あー。だけど、やっぱり、ＰはＡＤＣでも変化するゥ？
ＡＤＤやＳＵＢでパリティフラグが変化したって、そんなもの、何に利用できるっていうの？

うーん。多分、Ｐ（ｐａｒｉｔｙ）フラグは、回路の都合で、寄生的というか派生的というか、たまたまそうなっちゃっているのでは？
すると、納得できないのは、ＡＤＤのＣとＡのクリアだけ、ということなのですが、これは、多分ホームページ作成者の単なるコピーミスなのではありますまいか？

●でも、気になるので…、もう少し、探ってみました

まあ、この辺はもうどーでもいいことなのですけれど、でも、なんとなく、気になってしまいます。
そういえば、そうそう、突然に思い出しました。
たしか、どこか、本箱の奥のほうに、「マイコンゲーム２１」（産報出版。岸田孝一編）がまだ捨てずに残っていたような…。
やっと、見つけ出しました。

ひょっとしたら…！
巻末に、ありました。
「ＴＫ８０」の命令セットとフラグの動作が！

それによると、やっぱり、ＡＤＤでもＳＵＢでも、ＩＮＲでもＤＣＲでもＰ（ｐａｒｉｔｙ）は変化するようです。

蛇足ですけれど、同書によると、「ＴＫ８０」（ｃｐｕ＝ＮＥＣ版８０８０）のフラグには、本家Ｉｎｔｅｌの８０８０では空きになっていたｂｉｔ５に「ＳＵＢ」フラグが追加されていることがわかります。
おー、このフラグを利用してＮＥＣ版８０８０は、減算後のＤＡＡをやっていたのだ（「第１６回」）。

同書記載の資料によって、フラグ変化について、やっとはっきりわかりました（といっても、ＮＥＣ版の８０８０についてなのですけれど）。
それによると、論理演算命令の、ＡＮＡ、ＸＲＡ、ＯＲＡ、ＡＮＩ、ＸＲＩ、ＯＲＩのＣ（ｃａｒｒｙ）には０クリアの表記があり、またＳＴＣではＣ＝１、ＣＭＣではＣインバートの記号がありますが、その他の命令で変化するフラグについては、ただ変化を意味する記号のみで、命令によって一意にｓｅｔ／ｒｅｓｅｔされるフラグはないようです。

するとやっぱりさきほどのホームページで、ＡＤＤ命令でＣとＡ（Ｈ）が０になる、というのはミスコピーということでしょうね。

そして、ＡＤＤ、ＳＵＢ、ＩＮＲ、ＤＣＲでのＰ（ｐａｒｉｔｙ）は意味も無く演算結果によって、ｅｖｅｎまたはｏｄｄを示すように変化するのでしょうね（変なの）。

ＩＮＲ、ＤＣＲは当初Ｖ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグの回路を入れていたのですけれど、８０８０にはｐａｒｉｔｙのみあってｏｖｅｒｆｌｏｗを示すフラグ機能は無かったことがわかったため、回路図も訂正し、基板配線からも削除してしまいました（第１９回）。

それなのに、いまさら、またＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグの回路を追加するだなんて…。
でも、ほんとのことをいいますと、Ｖ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）は条件の設定があってそこそこの回路が必要なのですけれど（第２１回）、Ｐ（ｐａｒｉｔｅｙ）はもうセットが組んであってそこをアクティブにすればよいだけなので、ゲート１個追加するだけなのです。
それはそうなのですけれど、ＡＤＤやＳＵＢやＩＮＲやＤＣＲの演算結果によってＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグをｓｅｔ、ｒｅｓｅｔしてみたって、何の意味もない（はずだと、私は思います）ので、いまさらＩＮＲ、ＤＣＲ回路にＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグ回路を追加することは致しません。

●算術演算命令のＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグには意味は無いのか？

私が、ＡＤＤやＳＵＢなどの算術演算命令ではＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグに意味が無い、などと繰り返し書いたりすると、きっと、

意味が無いものが、ついていたりはしないでしょう？
また、あなたの単なる思い込みなのでは、ありませんか？

などと言われてしまいそうです。
本当は、８０８０の設計者にお聞きすればいいのですけれど…。

あー。設計者様は、いらっしゃるじゃありませんか。
８０８０を企画設計したのは、日本人で、当初ビジコン社という電卓メーカーに勤めていてその後Ｉｎｔｅｌに移られた、嶋　正利氏だそうです。
氏の回顧録がインターネット上に公開されています。時間がたつとリンクが切れてしまうかもしれませんが、とりあえず、ご紹介させていただきます。
嶋　正利氏の「プロセッサ温故知新」です。
この方は確か８０８０だけではなくて、その後Ｚ８０の開発にもたずさわられた、でしたよね？

いくらなんでも嶋　正利氏に直接お尋ねすることはできませんけれど、ちょいと楽しく推理ゲームをすることはできます。

●名探偵の推理

８０８０にはＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグのみあって、Ｖ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグはありません。
したがって、ＡＤＤ、ＳＵＢ、ＩＮＲ、ＤＣＲなどの算術演算命令でＰフラグが変化するとすれば、それは計算の結果１のビットが偶数個あればｅｖｅｎ、奇数個あればｏｄｄということで、あくまでパリティフラグとしてｓｅｔ／ｒｅｓｅｔされるしかありません。

私は算術演算命令においてパリティフラグは何の役にも立たない、と思っているのですが、そうではなくて、仮に、８０８０の開発当時に、それが意味あるものとして、意図的に設計されたものだったとしましょう。

ところでＺ８０では８０８０にはなかったＶ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグが追加されました。
どこに？
というと、なんとＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグと同じビット（ｂｉｔ２）に重ねて追加されたのです。
これは、実に奇妙なことのように思えます。

なぜなら、８０８０のフラグは「がら空き」だったからです。
８０８０は８ビットのフラグビットのうち、５ビットを定義しただけでしたので、まだ残り３ビットが未使用のまま空いていました。

嶋　正利氏は、Ｚ８０を開発したとき、どうしてＶ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグを８０８０で未使用だった残りの３ビットに割り当てないで、わざわざＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグに重ねて設定してしまったのでしょうか？

Ｚ８０は８０８０の上位互換ＣＰＵというコンセプトのもとに開発されたはずです。
だからこそ、機械語レベルで８０８０との互換性を維持するために、空いていた残り少ない８ビットコードを利用して、無理矢理２バイトに拡張した多くの命令を詰め込むしかなかった、のだと思います。
そこまではっきりしたコンセプトがあったはずなのに、Ｐ（ｐａｒｉｔｙ）フラグについては、８０８０との互換性を完全に否定してしまっているというのは、いったいどうしたことなのでしょうか？

新たなフラグを追加するときに、空いているビットに割り当てるというのは、しごく当然の考えで、事実、ＮＥＣ版８０８０も減算のためのＤＡＡ補正のために、ＳＵＢフラグを追加したのですが、それはオリジナルのＩｎｔｅｌ８０８０では空いていた、ｂｉｔ５に割り当てたのですし、Ｚ８０でも同じ目的で追加したＮフラグは、これも８０８０では未使用であったｂｉｔ１に割り当てられているのです。

Ｚ８０では、ＡＤＤ、ＳＵＢ、ＩＮＲ（ＩＮＣ）、ＤＣＲ（ＤＥＣ）などの算術演算ではＰ／Ｖフラグはパリティフラグとしては機能せず、オーバーフローフラグとして働きます。
ということは、もしも８０８０で、それらの命令においてパリティフラグが必要だったプログラムがあったとすると、その点については、Ｚ８０は８０８０互換ではないわけで、したがってプログラムの書き換えが必要になってしまうはずです。

先に８０８０を開発し、次にその上位互換ＣＰＵとしてＺ８０を開発した、同一人である嶋　正利氏が、この点に何の考慮もしなかったとは考えられません。
Ｐ（ｐａｒｉｔｙ）フラグの互換性を維持することは困難なことでもなんでもなく、ただＶ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグを、Ｎフラグを割り当ててもなお未使用で残されていたｂｉｔ３かｂｉｔ５に割り当てるだけでよいのですから、そのことを考えると、Ｖ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグをＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグに重ねて割り当てたというのは、むしろ意図的にわさわざそのようにした、のだとしか考えられません。

なぜ？

嶋　正利氏に聞いてみないことには、その本当の理由はわかりませんが、多分、嶋氏自身が８０８０で算術演算命令の実行によってＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグがｓｅｔ／ｒｅｓｅｔされることが気になっていた、のではないでしょうか？
だからこそ、Ｚ８０を８０８０互換として設計したというのに、その互換性を犠牲にしてまで、算術演算命令のＰ（ｐａｒｉｔｙ）フラグだけは、上からＶ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）フラグをかぶせてしまい、新しい機能（ｏｖｅｒｆｌｏｗフラグ）を追加すると同時に、消してしまいたかった機能（算術演算命令のｐａｒｉｔｙフラグ）をこっそり除去してしまったのではないでしょうか？

以上、名探偵毛利小五郎のおっちゃんの推理でした。

●試作基板が、いよいよ、出来てきそうですよ！

さきほど、基板屋さんから電話がありました。

ハンダレベラ仕上げって依頼なんだけど、レベラの下請けから連絡があって、
「ちょっと配線が混んでいるから、レジストが無いとむつかしいのでは？みんなくっついちゃうよー」
って言うんだけど…。

あー。そうか。そうだよね。うっかりいつものつもりで頼んじゃった。
あ、なら、それ、いいです。レベラ無しってことで。

じゃ、フラックスだけで。

そう、それで、いいです。お願いしまーす。

う、う、う。いよいよ、ですよぉ。
２００８．８．８ｕｐｌｏａｄ

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