(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第３３４回］
●［８］ＬＸＩ、ＰＵＳＨ、ＰＯＰ、ＣＡＬＬ、Ｃｘ、ＲＥＴ、Ｒｘ命令回路の動作テストの続きです（操作説明書から）
●１５．ＣＡＬＬ、ＲＥＴ命令のテスト
ＭＹＣＰＵ８０組立説明書 Ⅲ組立 ［８］ＬＸＩ、ＰＵＳＨ、ＰＯＰ、ＣＡＬＬ、ＲＥＴ命令回路 の組立作業後に行う動作テストの説明です。
●１５－１． ＣＡＬＬ、ＲＥＴ命令のテストプログラムをメモリに書く
メモリに次のプログラムを書きます（１． メモリにデータを書き込む の説明を参考にして操作してください）。
００００ ３１００００ LXI ＳＰ，＄００００
０００３ ３Ｅ００ ＭＶＩ Ａ，００
０００５ ２１００００ ＬＸＩ Ｈ，＄００００
０００８ １１００００ ＬＸＩ Ｄ，＄００００
０００Ｂ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ （８）
０００Ｃ ＣＣ２０００ ＣＺ ＄００２０ （８ ｏｒ １８）
０００Ｆ Ｃ３０Ｂ００ ＪＭＰ ＄０００Ｂ （１２）
００２０ ２Ｃ ＩＮＲ Ｌ （８）
００２１ Ｃ０ ＲＮＺ （４ ｏｒ ８）
００２２ ２４ ＩＮＲ Ｈ （８）
００２３ Ｃ０ ＲＮＺ （４ ｏｒ ８）
００２４ １Ｃ ＩＮＲ Ｅ （８）
００２５ Ｃ０ ＲＮＺ （４ ｏｒ ８）
００２６ １４ ＩＮＲ Ｄ （８）
００２７ Ｃ９ ＲＥＴ （８）
（リスト１１） ＣＡＬＬ、ＲＥＴ テストプログラム
このプログラムはＣＡＬＬ命令とＲＥＴ命令をテストするものです。
ＣＡＬＬ命令は別のアドレスにあるサブルーチンをＣＡＬＬして実行する命令です。
指定するアドレスに移ってそのアドレスから命令を実行する、という動作はＪＭＰ命令と同じですが、ＪＭＰ命令は「行きっぱなし」であるのに対し、ＣＡＬＬ命令はＲＥＴ命令によって、もとのプログラムに戻ってくることができます（ＪＭＰ命令はＲＥＴ命令によっても、もとに戻ってくることはできません）。
［注意］ＣＡＬＬ命令、ＲＥＴ命令を使うプログラムは、ＳＰ（スタックポインタ）の設定が必要です。
このテストプログラムのようにＳＰ＝００００に設定した場合、スタックはそれ（００００）から－１したＦＦＦＦから使われていきます。
［注意］サブルーチンプログラムはメモリアドレス００２０から書き込みます（ディップスイッチＤＳ２の設定を変えることを忘れないようにしてください）。
サブルーチンをメインプログラムに続けて書いても構わないのですが、マシン語のプログラムの場合には、一度書いてしまうと、後から途中に命令を追加することができません。
途中で命令コードを追加するときは、そこから後ろを全部書き直さなければなりません。
サブルーチンを少し後ろから書くようにすると、プログラム変更の場合の負担が少なくなります。またサブルーチンを「きり」のいいアドレスから始めることで、プログラムが後から見やすいものになります。
なお、このような配慮はマシン語プログラムについてのもので、アセンブラを使ってプログラムを作成する場合にはそれほど意識する必要はありません。
●１５－２． テストプログラムを実行する
プログラムの実行の仕方については ４． テストプログラムを実行する を参照してください。
ＲＥＳＥＴＳＷを押しながら、ディップスイッチＤＳ３－４をＯＦＦにします。その後ＲＥＳＥＴＳＷを離すとプログラムが実行されます。
プログラムが実行されると、Ａレジスタが００～ＦＦまでインクリメント（＋１）されます。結果が００でないときは、ＣＺ命令は実行されませんから、次のＪＭＰ命令によって、また０００Ｂに戻ってＩＮＲ Ａが実行され、それを繰り返します。
結果が００のときは、００２０のサブルーチンがＣＡＬＬされます。
ＣＺはＺフラグがＯＮのときにサブルーチンをＣＡＬＬする命令です。
００２０のサブルーチンではＩＮＲ Ｌによって、Ｌレジスタが００～ＦＦまでインクリメント（＋１）されます。結果が００でないときは、ＲＮＺが実行され、そのままメインルーチンに戻ります。
ＲＮＺはＺフラグがＯＦＦのときにメインプログラムにリターンする命令です。
結果が００のときは、次のＩＮＲ Ｈが実行され、Ｈレジスタがインクリメント（＋１）されます。その結果が００でないときは、そこでＲＮＺが実行され、メインルーチンに戻ります。
結果が００のときは、さらにその次のＩＮＲ Ｅが実行されます。
そのようにして、順次、Ａ、Ｌ、Ｈ、Ｅ、Ｄレジスタがインクリメントされていきます。
Ａが最下位８ビットでＤが最上位８ビットになるように、８ビツトのバイナリカウンタを５個、直列につないだのと同じ動作となります。
テストプログラム（リスト１１）の命令の後ろに（ ）で示した数字は、その命令の実行クロックです。
ＩＮＲ Ａ、ＣＺ、ＪＭＰのループの実行クロック数は、ＩＮＲ Ａの結果が００ではないとき（つまり結果が０１～ＦＦになる２５５回は）８＋８＋１２＝２８クロックで、結果が００になるときだけ、８＋１８＋１２＝３８クロックになります。
このことからＡレジスタが００から始まって次の００まで２５６回インクリメントされるときのクロック数は
２８×２５５＋３８＝７１７８クロックになります。
また２５６回のうち１回だけは１０クロック多くかかる、と考えて
２８×２５６＋１０＝７１７８クロックという計算をすることもできます。
ＭＹＣＰＵ８０のＣＰＵクロックは２ＭＨｚですから、１マシンクロックは０．５μＳです。
７１７８クロックを時間に直すと、７１７８×０．５＝３５８９μＳになります。
Ａレジスタが００から次の００までカウントアップされるのに３．６ｍＳしかかかりませんからＬＥＤは全点灯しているようにしか見えません。
その上のレジスタについても計算してみましょう。
Ａレジスタが００になるときにＣＡＬＬされるアドレス００２０のサブルーチンでは、Ｌレジスタがインクリメントされます。
この部分の実行クロック数の計算もＡレジスタのときと同じように考えますが、Ｌレジスタが＋１されるときは、Ａレジスタが００～００まで一巡したときであることも計算に含める必要があります。
この計算は２５６回に１回ＲＮＺが実行されないときだけ４クロック少ない、と考えると簡単になります。
（７１７８＋８＋８）×２５６－４＝１８４１６６０クロックになります。
実行時間は１８４１６６０×０．５＝９２０８３０μＳです。
Ｌレジスタが００から次の００までカウントアップされるのにかかる時間は９２０．８ｍＳですから、上位の２～３ビットが点滅していることが確認できるだけです。
上の計算によって、Ｈレジスタは０．９秒ごとにカウントアップしますから、十分目視することができます。
Ｄ、Ｅ、Ｈレジスタの表示結果をもとに計算して、ストップウォッチで計測した結果と比較することもできます。
たとえばＤ＝０１、Ｅ＝２３、Ｈ＝４５のときの、スタートしてからの経過時間は次の計算で求められます。
０１２３４５は十進数に直すと、７４５６５ですから、
７４５６５×０．９２０８３≒６８６６１．７（秒）になります。
１９時間０４分２１秒です。
ちょっと１９時間の観測はきついですから、Ｄレジスタは００で、ＥレジスタとＨレジスタがカウントアップするのを計測するのがよいでしょう。
［注記］上記の計算の詳細については、当社ホームページの
「つくるＣＰＵ［第１５４回］」（http://www.alles.or.jp~thisida/mycpu154.html）
を参照してください。
☆☆☆操作説明書からのコピーはここまでです。
操作説明書には図はありますが画像（基板の写真）はありません。でもせっかくのホームページですから、写真もＵＰいたします。☆☆☆
●テストプログラムを実行中の写真です
Ｄレジスタが００、Ｅレジスタが０Ｄ、ＨレジスタがＣ０を表示しています。
ＤＣ０は十進数では３５２０です。
Ｈレジスタが＋１されるのに０．９２０８３秒かかりますから、スタートしてからこの写真のときまでの経過時間は以下の計算で求まります。
３５２０×０．９２０８３≒３２４１．３（秒）
５４分０１秒３です。ストップウォッチとぴったり一致しました。
●過去記事へのリンク
０８／１０／１６ ［第９７回］●ＣＡＬＬ命令●ＣＡＬＬ命令のタイミングチャートです●ＣＡＬＬ命令の回路図です●条件ＣＡＬＬ命令
０８／１０／１７ ［第９８回］●ＲＥＴ命令●ＲＥＴ命令のタイミングチャートです●ＲＥＴ命令の回路図です●条件ＲＥＴ命令
０８／１０／１９ ［第９９回］●ＣＡＬＬ命令のクロック毎の動作の写真です●ＭＯＶ Ｂ，Ａ命令のクロック毎の写真です●ＲＥＴ命令のクロック毎の動作の写真です
０９／２／５ ［第１５４回］●ＣＡＬＬ、ＲＥＴを使ったテストプログラムです●ＣＺ命令の実行時間●ＲＺ命令、ＲＥＴ命令の実行時間●テストプログラムの実行時間
０９／６／３０ ［第２６４回］●ＪＭＰ、ＣＡＬＬ、ＲＥＴ、ＰＣＨＬのテストプログラムです
２００９．９．１３ｕｐｌｏａｄ
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