(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第３２７回］
●［５］ＭＯＶ、ＭＶＩ、ＨＬＴ命令回路の動作テストです（操作説明書から）
☆☆☆当初は組立説明書に、動作テストのための操作の説明も一緒にして書いていたのですが、やっぱり操作の説明は別に「操作説明書」としてまとめた方がいい、と考えたので、そのようにすることにしました（［第３０８回］［注記］）。
今回はその操作説明書の内容になります。
なお［第３０３回］で説明した、「動作テストの方法」はそのまま「操作説明書」の最初の部分になりました。
今回はその続きの部分、ということになります。☆☆☆
●３．ＭＶＩ命令のテストプログラムをメモリに書く
ＭＹＣＰＵ８０組立説明書 Ⅲ組立 ［５］ＭＯＶ、ＭＶＩ、ＨＬＴ命令回路 の組立作業後に行う動作テストの説明です。
●３－１． プログラムの説明
メモリに次のプログラムを書きます。
（リスト１）
００００ ０６００ ＭＶＩ Ｂ，００
０００２ ０Ｅ０１ ＭＶＩ Ｃ，０１
０００４ １６０２ ＭＶＩ Ｄ，０２
０００６ １Ｅ０３ ＭＶＩ Ｅ，０３
０００８ ２６０４ ＭＶＩ Ｈ，０４
０００Ａ ２Ｅ０５ ＭＶＩ Ｌ，０５
０００Ｃ ３Ｅ０７ ＭＶＩ Ａ，０７
０００Ｅ ７６ ＨＬＴ
上のプログラムリストのうち、本当に必要なマシン語の命令だけを取り出すと、０６０００Ｅ０１１６０２１Ｅ０３２６０４２Ｅ０５３Ｅ０７７６だけになります。
この１６進数を、メモリの００００番地から順に書くだけでＣＰＵには十分な命令プログラムになるのですが、でもこれでは人間には全く理解ができません。
そこで少しでも人間にも理解しやすいプログラムになるように、上のリストのような表現にするのが一般的です。
リストの最初の４桁はメモリアドレスです。
８０８０は００００～ＦＦＦＦの範囲のメモリアドレスをアクセスしますから、リストのようにメモリアドレスは４桁の１６進数で示します。
８０８０はメモリの００００番地の命令を最初に読み込みますから、普通のマシン語のプログラムは００００番地から書き始めます。
メモリにはマシン語の命令も、 １．メモリにデータを書き込む （注）で説明したデータの書き込みと同じように１バイトずつ書き込んでいきます。
それならば、
００００ ０６ ＭＶＩ Ｂ，００
０００１ ００
０００２ ０Ｅ ＭＶＩ Ｃ，０１
０００３ ０１
：
：
と書いた方がよいようにも思えますが、マシン語のプログラムの場合には、ニーモニック表現に合わせて命令単位で表記します。
（注）☆当初の「組立説明書」から「操作説明書」に移したため項目番号が変わっていますが、そういう理由ですから気にしないでください☆
ＭＶＩ命令は、そのあとに続く１バイトのデータをレジスタ（またはメモリ）に書き込む命令です。
命令の詳しい説明とマシン語コードについては、８０８０命令説明書を参照してください。
（リスト１）のプログラムをメモリに書き込んで実行させると、Ｂレジスタに００、Ｃレジスタに０１、Ｄレジスタに０２、Ｅレジスタに０３、Ｈレジスタに０４、Ｌレジスタに０５、Ａレジスタに０７を書き込んだあとＨＬＴ命令を実行し停止します。
「停止する」と書きましたが、厳密に言うと、正確な表現ではありません。
正しくは、そのアドレスから先に進まずに、無限にＨＬＴ命令だけを実行し続けますから停止しているように見えます。
この状態を解除するにはリセット信号を入力するしかありません（先にＥＩ命令が実行されていれば、割込みは受け付けられます）。
●３－２． ディップスイッチのセット
プログラムをメモリに書くときは必ずディップスイッチＤＳ３をセットします。
セットの仕方は １．メモリにデータを書き込む で説明していますが、もう一度説明します。
ディップスイッチＤＳ３の一番左側の４のみを、小型のマイナスドライバを使って図のようにＯＮ（下側）にセットします。
ＤＳ３－４をＯＮにすると、アドレスバス、データバスやその他の制御信号ラインがＣＰＵから切り離されて、外部から直接メモリにアクセスすることができるようになります。
ＢＵＳが開放されたことを示すＬＥＤ（ＢＵＳＡＫ）が点灯します。同時にメモリがＲＥＡＤアクセス状態になるため、ＭＲＤ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｒｅａｄ）も点灯します。
●３－３． アドレスのセット
まず最初のアドレス００００を、ディップスイッチＤＳ１、ＤＳ２とアドレス用のトグルスイッチを使ってセットします。
セットの仕方は １．メモリにデータを書き込む で説明していますが、もう一度説明します。
図のようにディップスイッチのＤＳ１、ＤＳ２とトグルスイッチのＡ３～Ａ０の全部を下側にします。スイッチを上側にすると"１"、下側にすると"０"がセットされます。
これでアドレスが２進数表示の００００ ００００ ００００ ００００（１６進数表示の００００）にセットされたことになります。
ディップスイッチは小さいので、小型のマイナスドライバを使ってセットします。
トグルスイッチは普通に指でセットできます。
アドレスバスの状態を示すＬＥＤ（ＡＤＤＲＥＳＳ ＢＵＳ）のＡ１５～Ａ０は全消灯します。
このときデータ入力用のトグルスイッチが全部上側になっておれば、メモリのアドレス００００の値がデータ表示用ＬＥＤ（ＤＡＴＡ ＢＵＳ）に表示されます。
●３－４． 命令コードをセットする
アドレス００００に命令コード０６（０００００１１０）を書き込むため、データ入力用トグルスイッチをセットします。
１．メモリにデータを書き込む で説明した方法と全く同じです。
図のように、トグルスイッチのＤ７～Ｄ０のうちのＤ２とＤ１を上に、その他を下にします。
この段階では、まだデータスイッチの状態はメモリに反映されていません。
メモリからはアドレス００００の現在の値（現在メモリに書き込まれている値）がデータバスに読み出されています。
データバスの状態は、ＬＥＤ（ＤＡＴＡ ＢＵＳ）のＤ７～Ｄ０に表示されます。
たまたまデータスイッチとメモリからの値とが一致したビットはスイッチの状態がそのままＬＥＤに表示されますが、スイッチとメモリからの値が一致しないビットは、スイッチとメモリからの値がショートするため、ＬでもなくＨでもない中間的な値になりますから、ＬＥＤは薄く点灯するかまたは消灯します。
●３－５． ＭＥＭＷＲＳＷを押す
ＭＥＭＷＲＳＷを押すと、データスイッチでセットした値がメモリに書き込まれます。
その瞬間にメモリから出力される値がデータスイッチでセットした値と一致しますから、ＬＥＤ（ＤＡＴＡ ＢＵＳ）の表示がデータスイッチで設定した値の通りになります。
●３－６． 次のアドレス（０００１）をセットする
３－３．で説明したのと同じ方法で次のアドレスをセットします。
アドレス０００１は２進数では ００００ ００００ ００００ ０００１ ですから、トグルスイッチのＡ０だけを上にします。
●３－７． データの００をセットする
アドレス０００１には命令ＭＶＩ Ｂ，００のデータ部分００を書き込みます。
３－４．で説明したことと同じですが、今度は００（００００００００）ですからデータ用のトグルスイッチを全て下にします。
●３－８． ＭＥＭＷＲＳＷを押す
ＭＥＭＷＲＳＷを押すと、データスイッチでセットした値００がメモリに書き込まれます。
その瞬間にメモリから出力される値がデータスイッチでセットした値と一致しますから、ＬＥＤ（ＤＡＴＡ ＢＵＳ）の表示がデータスイッチで設定した値の通りになります（全部消灯します）。
このあとも同じようにして、アドレス０００２～０００Ｅまで命令コード、データを書き込みます。
●３－９． メモリに書き込んだプログラムを確認する
メモリにプログラムが正しく書き込まれたかどうか、念の為に確認をしておくとよいでしょう。
確認の仕方は、２． メモリからデータを読む （注）で説明していますから、そちらを参照してください。
（注）☆当初の「組立説明書」から「操作説明書」に移したため項目番号が変わっていますが、そういう理由ですから気にしないでください☆
●４．テストプログラムを実行する ４－１． ディップスイッチ（ＤＳ３）のセット
プログラムを実行するときは、ディップスイッチＤＳ３を図のように全部ＯＦＦ（上側）にセットします。
［注意］必ずＲＥＳＥＴＳＷを押しながらディップスイッチをセットしてください。
メモリにプログラムを書き込んだあとは、いきなりディップスイッチを切り換えると、ＣＰＵがただちに実行を開始します。そのときの状態によっては正しく実行されないで、暴走してしまう可能性がありますから、必ずＲＥＳＥＴＳＷを押したまま、ＤＳ３を切り換えるようにします。
●４－２． リセットスイッチを離す
ディップスイッチＤＳ３を全部ＯＦＦにしてから、ＲＥＳＥＲＳＷを離します。
するとただちにプログラムが実行され、最後のＨＬＴ命令で停止します。
最後にＨＬＴ命令を書き忘れると、プログラムが暴走してしまうので、正しい結果が得られません。
レジスタのＬＥＤは次のように表示されます。
［注］図のサイズと用紙サイズの関係で、実際の基板上のレジスタの配置とは異なっています。
このときＰＣ（プログラムカウンタ）とアドレスバスのＬＥＤは下のように表示されます。
アドレス０００ＥのＨＬＴ命令が繰り返し実行されているからです。
データバスＬＥＤとＯＰコードレジスタの表示は、下のようにＨＬＴ命令のコード７６（０１１１０１１０）になっています。
実はこのときＣＰＵは完全に停止しているのではなくて、アドレス０００ＥのＨＬＴ命令の、Ｔ０～Ｔ３のステップを繰り返し実行しています。
その様子は、クロックＬＥＤのＥ～Ａの状態から知ることができます。
図のように、ＡとＢだけが点灯しているように見えます。
マシンクロックの０００００～０００１１（Ｔ０～Ｔ３）が高速で実行されているため、このように見えます。
☆☆☆ここまでが操作説明書のコピーです。
●テストプログラムを実行後の写真です
リスト１のテストプログラムを実行した後の基板の写真です。
写真をクリックすると拡大画像を見られます。サイズが大きい（約３．７ＭＢ）ので、インターネットの低速接続環境では、ダウンロードに時間がかかります。ご注意ください
この写真は前回お見せした写真よりも前に撮った写真です。
左下のＷＫＨレジスタ部分はまだ実装されていません。
前回の説明の中で出てくる、ＷＫＨレジスタとＷＫＬレジスタを間違えていたためのトラブル、というのはメモリに対するＭＶＩ Ｍ命令のテストをした時点で発生したもので、その結果ＷＫＨレジスタの回路も実装してしまうことになったのですが、この時点（リスト１のテストプログラムを実行した時点）では、リスト１にはＭＶＩ Ｍ命令が含まれていなかったので、そのこと（ＷＫＨとＷＫＬの間違い）にはまだ気がついていなかったのです。
Ｒ５１は実装済みです。
あ。ＭＶＩ Ｍ命令他のテストについては、また次回に説明いたします。
●８０８０命令説明書（１）
「８０８０命令説明書」を作成中です。
本当に説明書だらけ、です。
ものにもよりますが、本体そのものの製作よりも、説明書の作成作業の方が手間取ることもままあると思います。
こういう作業はホント、面倒なもので、つい手を抜きたくなってしまいます。
でも、そこで手を抜くと、「仏を作って魂を入れず」ということにもなりかねません。
しんどいことですけれど、やらずばなるまい、ということでしょうねぇ。
とほほ…、ですけれどもうひとがんばり、です。
組立作業の説明の途中ですが、それと並行して、命令説明書の内容も何回かに分けてＵＰしていきます。☆☆☆
（以下は８０８０命令説明書からのコピーです）
●［１］レジスタについて
８０８０には８ビットレジスタＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｌ、Ａ、Ｆと１６ビットレジスタＳＰ、ＰＣがあります。
Ａレジスタは、レジスタを必要とする全ての命令で使われます。ＡＤＤ、ＳＵＢなどの加減算命令やＯＲＡ、ＡＮＡなどの論理演算命令は、２つのレジスタ間で演算を行いますが、演算の結果を格納するレジスタはＡレジスタに限られます。
Ｆ（フラグ）レジスタはＳ、Ｚ、Ｈ、Ｐ、Ｃの各フラグをビット情報として格納しているレジスタですが、ＰＵＳＨ ＰＳＷ、ＰＯＰ ＰＳＷ命令でＡレジスタとともにスタックへの格納、取出しが出来るほかは演算などの命令の対象にすることはできません。
ＲＡＬなどのローテイト命令や、Ｉ／Ｏ制御命令ＩＮ、ＯＵＴでは、Ａレジスタのみが使われます。
８ビットのレジスタＢとＣ、ＤとＥ、ＨとＬはそれぞれ結合して１６ビットのレジスタＢＣ、ＤＥ、ＨＬとして使うこともできます。
１６ビットのレジスタＨＬはメモリアドレスを示す間接アドレッシングレジスタとしても使われます。
８０８０ニーモニックでメモリを示すＭは、ＨＬレジスタで示すメモリアドレスの意味で使われます。
ＢＣ、ＤＥレジスタも限られた命令（ＳＴＡＸ、ＬＤＡＸ）においてのみＨＬと同じように間接アドレッシングでメモリアドレスを示すために使われます。
●［２］ ８ビット転送命令（この命令群はフラグに影響を与えません）
以下の説明中、クロックというのはその命令を実行するのに必要なマシンクロック数のことです。
ＭＹＣＰＵ８０のＣＰＵクロックは２ＭＨｚですから１クロックは１／２μＳ（０．５μＳ）になります。
したがってたとえばクロック＝６の命令の実行時間は０．５×６＝３．０μＳになります。
ＭＹＣＰＵ８０は８０８０の全ての命令を、同じように実行しますが、回路の違いにより、その命令を実行するのに必要なクロック数は８０８０とは異なっています。参考までに８０８０のクロック数を、ＭＹＣＰＵ８０のクロック数のうしろに（）で示しました。
１． ＭＯＶ ｒ１，ｒ２ コード （表１） クロック６（５）
ｒ１、ｒ２はＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｌ、Ａを表します。ｒ２の内容をｒ１に転送します。ｒ２の内容は変化しません。
（表１）