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３５５回］

●メールで説明書のミスをご指摘いただきました

また説明書が間違っていました（急いで作ったから、というのは言い訳ですけれど、ほんとにちょっと多くて恥ずかしいです）。
何回かブログをご紹介させていただいたＹＴ様からです。

「ＭＹＣＰＵ８０操作説明書４０ページ２６．ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡ命令のテストは組立作業［１０］の後で行うテストですが、そのうちのＣＭＡは、このあとの［１１］の組立作業で行うインバート回路を組み付けてからでないと動作しないと思うのですが…」

あっ。…その通りでした。

ご指摘いただいて、思い出したのですが、確かこの２６．のテストは作業［１０］のあとで確認したつもりだったのですが、うっかりしていて、そのテストをしていなかったことに気がついたのは、作業［１１］が終わったあとでした。
うーん。［１１］の作業をしてしまったあとでは、テストの写真をＵＰするわけにはいかんなぁ。
まっ。テストだけしておけばいいか。
それでここのテストをしている写真がないのです。

そういうときに限ってこういうミスがあるのですよねぇ。
ご指摘の通りでＭＹＣＰＵ８０操作説明書４０ページのテストプログラムは次の［１１］の作業の完了後におこなってください。

今気がついたのですが、ページの一番下、（リスト２４）が、ＲＬＣテストプログラム　になっています。
（リスト２４）ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡテストプログラム　の間違いですので、訂正をお願いいたします。

ＹＴ様。たびたびご指摘いただき有難うございました。

ＹＴ様からは、「今回のミスは回路図等の資料と、それからステップ動作をさせてみることで、簡単に原因がわかりました」というコメントをいただき、つづけて

やはりすごいです。このキット。
特にステップ動作が。ＣＰＵの動作を理解するのに、これ以上のものは無いでしょう。

という、お褒めの言葉をいただきました。
とってもうれしいです。
有難うございました。

●別の方からもメールをいただきました

もう作業［１０］まで進んでいますよ、と書いていただいたのは、ＭＹＣＰＵ８０キットをご購入いただいたＮＮ様です。
ＮＮ様からも何箇所か説明書のミスをご指摘いただきました。
以下に列記しますので、ご訂正をお願いいたします。

１）ＭＹＣＰＵ８０組立説明書３０ページの抵抗の部品表で、Ｒ３３（１ＫΩ）も取付穴の間隔がほかの抵抗よりも広くなっています。ご注意ください。

２）ＭＹＣＰＵ８０操作説明書１９ページの次の文が間違っています。下の（正）に訂正してください。
（誤）プログラム実行前のレジスタの値がＦＦだったとすると、ＦＦ＋１＝００なので、プログラムの実行後は００が表示されます。
（正）プログラム実行前のレジスタの値が００だったとすると、００−１＝ＦＦなので、プログラムの実行後はＦＦが表示されます。

３）ＭＹＣＰＵ８０操作説明書３１ページ２０−２．テストプログラムを実行する
の説明文で「ＡレジスタはＬレジスタと同じ値になります」とありますが、「Ａレジスタは全点灯しているように見えます」が正しい説明です。
プログラムを実行すると、Ａレジスタはタイマーサブルーチンの中でデクリメントを繰り返すため、ＬＥＤは全点灯しているようにしか見えません。

ＮＮ様。ご指摘いただき有難うございました。
今後ともよろしくお願いいたします。

じつはＮＮ様からも、

MYCPUのいい所は中身が見えるところだと思います。パッケージに入ったLSIだと、レジスタの内容や読み書きの状態を直接見ることができませんが、これだとLED表示で見ることができます。

というお言葉をいただきました。
そこは、このボードで一番こだわったところなので、そのように評価していただけると、とてもうれしいです。
ＮＮ様。有難うございました。

●パスコンについて

ＮＮ様からは、ご質問もいただきました。

パスコンが若干少ないように思うのですが、TTLとC-MOSの違いによるものでしょうか？
昔のメモリーボードなどにはIC１〜２個につき、１個のパスコンがついていたと思うのですが。

そのようにお感じになられた方がほかにもみえるのでは、と思います。
少ないです。
一番の理由は、そのスペースが確保できなかったから、です。
でも、昔から私は余りパスコンは使いませんでした。
ただダイナミックＲＡＭ（あのリフレッシュが必要な、です）にはＲＡＭ１〜２個に１個、タンタルコンデンサを入れたように記憶しています。
ＴＴＬとＣＭＯＳの違いは確かに大きいと思います。
入力信号に対する余裕が全然違いますから、ノイズに対しても断然有利ですし、そもそも前回書きましたように消費電流が非常に少ないわけですから、その意味からもパスコンの必要度は低くなると思います。

大体このパスコンなるものはきわめていいかげんなところがある、と私は思います。
教科書などには、お尋ねのように、ＩＣ数個に１個はパスコンを入れよ、などと大抵は書いてあるようです。
んじゃ、ＩＣ１個にパスコン１個を抱かせればいいか、って言いますと、いや、そこまでしなくても…、ということになると思います。
じゃあ、いったい何個いれたら正解なの？と聞くと、多分だれも正解は出せないと思います。
そこは、それ、できるだけたくさんいれておいたほうが安全だから…。

ところが、そのようにして、まあ、そのようにかなりいいかげんな、あいまいな理由というか動機によって適当にいれてしまったパスコンなのですが、ひとたび入れてしまうと、これががぜん存在感を主張しているように見えてしまうから不思議です。
ちょうどスペースが空いているから入れておこーか、といういいかげんな気持ちで入れたパスコンでも、その後の設計変更で、そこに入れられなくなって、そのパスコンを外そうということになってくると、これがまた、躊躇してしまうのですよねぇ。
こいつを外して、もしかして誤動作したらどーしよう、なんて頭を抱えて苦悶したりしてしまいます。

確かに必要なパスコンもあると思いますよ。中には。
でも、入れておくに越したことはないから、まっ、入れておこーよ、くらいの気持ちで入れてあるものも多いのではありませんかねぇ。
ＩＣ１個にパスコン１個を抱かせた基板なんていかにもいかにも信頼性が高いように見えてしまうじゃぁありませんか。
そーすると、営業上は、「おめー、そんなもん、けちらずに、いっぱい入れとけよな」、つうことになると思います。

中日電工は営業が下手なのです。つうか、あまり売る気がない。困ったものです。
名古屋モンはケチなのです。むだなものは使いません。はい。

せっかくですから、時間ができたら、ＭＹＣＰＵ８０で使っているパスコンを全部とっぱらって、誤動作するかどうか試してみるつもりです。それで誤動作したら、やっぱりパスコンが利いている、っていう証明になりますよね。
では、現在の状態で、もしも誤動作してしまったら（そーいう恐ろしいことは考えないことにしていますけれど）、そしたら、もっとパスコンを追加したら、誤動作しなくなる？
さあ、どうでしょうか、ねぇ。


☆☆☆前回からの続きです☆☆☆

●３２．ＥＩ、ＤＩ命令（ＩＮＴ回路）のテストです（ＭＹＣＰＵ８０操作説明書から）

ＭＹＣＰＵ８０組立説明書　�V組立　［１２］ＡＤＤ、ＳＵＢ、ＣＭＰ、ＤＡＤ、ＤＡＡ、ＲＳＴ、ＩＮＴ命令回路　の組立作業後に行う動作テストの説明です。

●３２−１．　ＥＩ、ＤＩ命令（ＩＮＴ回路）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　ＡＦ　　　　　　ＸＲＡ　Ａ
０００４　ＦＢ　　　　　　ＥＩ
０００５　００　　　　　　ＮＯＰ
０００６　００　　　　　　ＮＯＰ
０００７　０４　　　　　　ＩＮＲ　Ｂ
０００８　Ｃ３０７００　　ＪＭＰ　＄０００７

００３８　３Ｃ　　　　　　ＩＮＲ　Ａ
００３９　ＦＢ　　　　　　ＥＩ
００３Ａ　Ｃ９　　　　　　ＲＥＴ
（リスト３０）割込みテストプログラム
　
リスト３０のプログラムは２つの部分に分かれています。
００００〜０００Ａがメインプログラムで００３８〜００３Ａが割込みプログラムです。
８０８０の割込みにはＲＳＴ命令が利用されます（ＲＳＴ命令については３１．　ＲＳＴ命令のテストを参照してください）。
８通りあるＲＳＴ命令の中でもＲＳＴ　７（コードＦＦ）は、外部に割込み制御回路を必要とせず、ＩＮＴ割込み信号を与えるだけで割込みを実行させることができるので、８０８０ではＲＳＴ　７が割込み命令としてごく普通に利用されます。

ＭＹＣＰＵ８０はＲＳＴ　７だけではなくて、ＲＳＴ　０〜ＲＳＴ　６命令の割込みも実行できますが、そのためには外部に割り込み制御回路が必要になりますから、ここではその必要のない、ＲＳＴ　７を使って割込みのテストを行います。

プログラムは非常に簡単なものです。
割込みはスタックを利用しますから、スタックポインタの設定が必要です。
プログラムの先頭にＬＸＩ　ＳＰ命令を置きます。
リセット後は割込みは禁止状態になっていますから、割込みを受け付けるためにはＥＩ命令で割込み許可を与えておく必要があります。
その後はＢレジスタをインクリメントし続けます。
０００５と０００６にＮＯＰがありますが、割込みに必要なものではありません。あとで利用したいことが出てきますからこうしておきます。

ＲＳＴ　７命令を利用した割込みプログラムは００３８から書きます。
今回はテストですから割込みプログラムも簡単なものです。
ＩＮＲ　ＡでＡレジスタを＋１するだけです。
割込みが受け付けられると、割込み禁止状態になってしまいますから、メインルーチンに戻る前に割込み許可状態にしておかないと次からの割込みが受け付けられなくなります。
メインルーチンに戻るためのＲＥＴ命令の直前にＥＩ命令を置きます。
ＥＩ命令の次の命令の実行後に割込みが許可されるからです。

●３２−２．　コネクタケーブルの準備

割込みを実行させるためには外部から割込み信号（ＩＮＴ）を入力する必要があります。
ＩＮＴ信号は１６ｐフラットケーブル用コネクタＣＮ２の９番端子に配線してあります。

ＣＮ２端子接続図

なおこのテストでは使いませんが、ＲＳＴ　７以外の割込みを使う場合や、外部にＩ／Ｏ回路を接続するためには、バス信号への接続が必要になります。
それらの信号線は２６ｐフラットケーブル用コネクタＣＮ１に配線してあります（３３．　コネクタ端子接続図参照）。

１６ｐフラットケーブルのコネクタがついていない方の９番と１６番の被覆を先端から１ｃｍほどはがしてください（２３−１．テスト用の回路を準備する　を参照してください）。


以上のように作業した１６ｐフラットケーブルコネクタをＣＮ２に接続します。コネクタの△マークと基板面のシルク印刷の△マークを合わせる向きで接続します。このとき１６本のコネクタ端子がずれたりしないで全部フラットケーブルコネクタにおさまっていることを確認してください。

●３２−３．　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。

Ｂレジスタが高速でインクリメントされるため、ＢレジスタのＬＥＤは全点灯しているように見えます。
その他のレジスタには変化はありません。
この状態で１６ｐフラットケーブルの９番と１６番を一瞬だけショートさせてみます。
少し乱暴な方法ですが今回はテストなので簡単にできる方法でやってみました。
人間の感覚では一瞬に過ぎなくてもコンピュータにとっては非常に長い時間です。
ＭＹＣＰＵ８０の割込みは、ＩＮＴ入力端子にＬレベルの信号を与えることで実行されます。立下りエッジではなくてＬの期間中有効な信号として認識されます。
割込みが受け付けられると、アドレス００３８からの割り込みプログラムが実行されます。
割込みプログラムの実行が終了してメインプログラムにリターンしてきたときに、まだＩＮＴ信号がアクティブ（Ｌ）になったままだと、再び割込みが発生して、割り込みプログラムが実行されます。

ＩＮＴ入力を一瞬Ｌにしただけでも、割込み処理に対しては非常に長い時間ですから、数十回以上も割込みが実行されます。
その結果Ａレジスタが一瞬でかなりの回数インクリメントされ、ＬＥＤにはその結果が表示されます。

上のテストでは１６ｐフラットケーブルの９番と１６番を一瞬だけショートさせてみましたが、もっと長い時間ショートさせてみると、どうなるでしょうか。
そうすると、Ｂレジスタが停止してしまいます。
これは割込み処理が終了してメインプログラムに戻った直後に再び割込みが発生することが繰り返されるため、その間は、メインプログラムの命令が全く実行されなくなるからです。

［注記］ＭＹＣＰＵ８０はＩＮＴ端子にＬレベルの信号を入力することで割込みが受け付けられますが、ＣＰＵによってはＨレベルの信号であったり、立下りエッジや立上りエッジであるものなどがあります。
ちなみにＺ８０はＬレベル信号入力ですが８０８０はＨレベル信号入力です。

●３２−４．　ＤＩ命令のテスト
　
リスト３０の
０００５　００　ＮＯＰ　を
０００５　Ｆ３　ＤＩ　に書き換えてください。
前のＮＯＰではなくて後ろのＮＯＰを書き換えます。
念の為、書き換えたあとのメインプログラムのリストを下に示します。

００００　３１００００　　ＬＸＩ　ＳＰ，＄００００
０００３　ＡＦ　　　　　　ＸＲＡ　Ａ
０００４　ＦＢ　　　　　　ＥＩ
０００５　００　　　　　　ＮＯＰ
０００６　Ｆ３　　　　　　ＤＩ
０００７　０４　　　　　　ＩＮＲ　Ｂ
０００８　Ｃ３０７００　　ＪＭＰ　＄０００７

このようにしてから、３２−３．　と同じことをしてみます。
すると割込みは受け付けられなくなってしまいます。これはＥＩの直後にＤＩが実行されて、それ以後割込みの受け付けが禁止されてしまうからです。
しかし、先に１６ｐフラットケーブルの９番と１６番をショートさせたままにしておいて、ＲＥＳＥＴＳＷを押す（押してから離す）と、今度は、３２−３．　と同じように割込み動作が続けられます。
これは先にＩＮＴ信号がアクティブになっているため、ＥＩ命令が実行された直後に割込みが発生し、その後もＩＮＴ信号がアクティブである間は、割込みプログラムからメインルーチンに戻るとすぐにまた次の割込みが受け付けられてしまうので、ＤＩ命令が実行されないまま割込みだけが繰り返し実行されてしまうからです。

一旦１６ｐフラットケーブルの９番と１６番を離すと、ＤＩ命令が実行されてしまうため、それ以後は９番と１６番をショートさせても割込みは発生しなくなります。

ここでＥＩとＤＩの間にＮＯＰが入っているのは、割込みが許可されるのはＥＩ命令の次の命令の実行後だからです。
この場合ＮＯＰ命令の実行後（ＤＩ命令の直前）に割込みが可能になります。
もしもＮＯＰがないと、割込みが可能になるのはＤＩ命令の実行後になるため、実際には割込み可能にはならなくなってしまいます。
そのことを確認するために、０００５にＦ３を書き、０００６に００を書いてから、同じようにテストをしてみてください。

なお割込みについては、当社ホームページの
「つくるＣＰＵ［第２４２回］」（http://www.alles.or.jp/~thisida/mycpu242.html）〜
「つくるＣＰＵ［第２４６回］」（http://www.alles.or.jp/~thisida/mycpu246.html）
でも説明をしています。

●３３．　コネクタ端子接続図

ＣＮ１

ＣＮ２

ＣＮ３

☆☆☆やっと［１２］までの説明が終わりました。ＭＹＣＰＵ操作説明書はここまでで終わりです。
残る［１３］の作業はＴＫ８０回路です。
［１３］の組立が終わるとついに完成です。
［１３］の作業後のテストは「ＴＫ８０回路の操作説明書」で行います。☆☆☆

２００９．１０．７ｕｐｌｏａｄ
２００９．１０．８誤記訂正

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