(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第５４回］
●ＨＬＴ命令の説明の続きです
ＨＬＴ命令はＨａｌｔ（停止）命令なのですが、本当に止まってしまうのではなくて、なぜか意味も無くＯＰコードフェッチの部分だけを繰り返しながら、しっかり動いています。
ＰＩＣなどのＳＬＥＥＰとは少し考え方が違っているようです。
●なぜＨＬＴ命令なのに、動いているのでしょう？
私は８０８０の開発者ではないので、本当のところは、なぜだかわかりません。
だから、多分、こういうことなのではないか、という程度のことしか言えません。
何かのメッセージを出すなどして、入力を促すとか、ある操作を要求するためにスタンバイする、というような目的でしたら、ＨＬＴ命令など必要はありません。
そういう目的でしたら、普通はＩＮ命令と条件付ＪＵＭＰ命令を使います。
イベントドリブンのような使い方で、信号入力に即答したい場合には、ＩＮＴ信号による割り込みを使うことを考えますが、その場合でもＨＬＴ命令を実行させねばならない、などということはありません。
普通の命令の実行中でも、割り込み許可さえ出ていれば、割り込みは受け付けられます。
多分、ＨＬＴ命令は、通常ではない、なにか別の目的のために用意されたのではないか、というように思えます。
たとえば、システムエラーなどのように、
なにか普通ではないことが発生しているぞ！
というような場合に、
なんであれ、いま実行中の処理を停止して、ひたすら緊急処理のための、割り込み入力を待つ、
という使い方のために用意されていたのではないでしょうか？
本当は、そういった場合でも、ＨＬＴ〜割り込み処理、にしなければ、緊急処理ができないか、というとそんなことは無いと思いますし、要は考え方次第だと思います。
そんなことを言っていると、数多くあるマシン語命令の機能だって、全部必要か？というと、こんなもの無くったっていいのに、と思われる命令だってあるのですから、そうすると、あれもいらない、これも不要だ、などということになってしまいます。
Ｚ８０は、８０８０のマシン語命令コードをそのまま引き継いでいますから、Ｚ８０でもこのＨＬＴ命令は実行できます。
しかし、私はＮ８８ＢＡＳＩＣに近い動作をする、オリジナルのＢＡＳＩＣを作って、今も組み込み制御用に供給していますが、ＨＬＴ命令は使っていません。使う必要はありませんでした。
ですから、これはまあ、使う方の好みの問題なのでしょうね。
ＨＬＴ命令は、ＲＥＳＥＴと、ＩＮＴ（割り込み）入力によって、解除されます。
しかしもしも、ＨＬＴ命令が文字通りの停止命令でフリーズしてしまうのでは、解除するにはリセットするしか方法はありません（これも回路の工夫で、なんとでもできるのですけれど）。
ＲＥＳＥＴは、問題の解決手段としては乱暴で、あくまで最後の手段です。
本来は、やはり割り込み処理によって、異常発生の原因を調べるなり記録するなり、といった処理が求められます。
ですから、ＨＬＴ命令が、フリーズするのではなく、無意味なループ動作をくり返しながら割り込み入力を待つ、というようになっているのは、妥当なことだと思えます。
そうは言っても、ユーザーレベルでは、異常発生に対する対応などできようはずはないので、たいていは、リセットするか電源を落としてから、また再度電源投入するしかない、場合がほとんどだと思いますけれど。
「例外処理が発生しました」とか「ページ違反です」なんて言われたって、どうしようもありませんものね。
●ＭＯＶ命令とＨＬＴ命令の競合
ＭＯＶ命令の回路の説明のところで、ＨＬＴ命令のマシン語コードが、０１１１０１１０なので、ｄｄｄ＝１１０、ｓｓｓ＝１１０になることから、ＭＯＶ Ｍ，Ｍの動作になってしまうはずなのに、それを回避する回路がＭＯＶ命令の回路にはみあたらないのは、ＨＬＴ命令の回路で対策してあるからだ、という意味の説明をしました。
どういうことかというと、ＭＯＶ命令の実際の動作は、ＯＰコードフェッチサイクルが終わったあとの、Ｔ４サイクルから開始されるので、ＨＬＴ命令は、それよりも前にＭｃｌｒをかけてしまうから、大丈夫なのだ、というつもりだったのです。
それが、大丈夫ではなかったのです。
実は、ＭＯＶ回路のところで、ＭＥＭＷＲのタイミングを当初は、Ｔ５＋Ｔ６にしていたのを改良し、ｒｅｇＷＲと同じ、Ｔ４に変更したところ、誤動作するようになってしまったのです。
マシンクロックごとのステップ動作ならば、正しく動作しているのに、通常の４ＭＨｚ動作にすると、ＨＬＴ命令でも止まってくれなくて、暴走するようになってしまいました。
どうも、ＨＬＴがおかしい。
なんだかへんなデータをメモリに書き込んでくれてしまうようだ。
ということは、出てはいけないはずの、ＭＥＭＷＲが出てしまっている、としか考えられません。
こういうときは、オシロの出番です。
ソニーテクトロの高ーいヤツだったんですけれど、さすがに今は年代物になってしまいました。
うまくストレージで、とらえてくれればよいのですけれど…。
１００ＭＨｚのオシロなのですけれど、ストレージモードは、このレンジが精一杯のところです。
点にしか見えませんが、Ｔ３からＴ４へのタイミングで、しっかり、パルスが出てしまっているようです。
上はＭＥＭＷＲ、下は７４ＨＣ１６１のＱｂ出力です。
ＨＬＴ命令の回路は、Ｔ４でＭｃｌｒを出力します。
マシンクロックを出力しているバイナリカウンタ７４ＨＣ１６１は、ＭｃｌｒによってリセットされてただちにＴ０に戻るのですが、わずかな遅れによって、多分数十ｎｓｅｃの間、Ｔ４が出てしまいます（［第５３回］●ＨＬＴ命令のタイミングチャートです）。
そうすると、ｏｐ７とｏｐ６が０１でＭＯＶ回路が選択されて、ｄｄｄ＝１１０なので、わずかなＴ４の期間ですが、ＭＥＭＷＲがアクティブになってしまいます。
いまどきのメモリは高速なので、数十ｎｓｅｃのＷＲパルスでも、データを書きかえるのには十分です。
当初はＭＯＶ命令の、ＭＥＭＷＲ信号の出力タイミングはＴ５になってからだったので問題は無かったのですが、ｒｅｇＷＲと同じタイミング（Ｔ４）にしてしまったので、こんなところでトラブルが発生するようになってしまいました。
さりとてもうもとには戻れないし…。ということで、ＨＬＴ命令のＭｃｌｒをＴ３で出力するように変更したのですが…。
なんとなく気持ちが落ち着かないのですねー。
他の命令は、全部偶数クロックで終了するのに、ＨＬＴだけ奇数クロックだなんて…。
べつにそれでいけないことは無いのですけれど、なんとなく嫌な感じです。
それで、ＨＬＴ命令の説明を始めるにあたって、どうにも気持ちが悪いので、またもとのＴ４でＭｃｌｒを出力するように戻してしまいました。
それじゃあ、また、ＭＥＭＷＲが出てしまうじゃあないの？
そうなんです。
そこで、結局、ＨＬＴ命令のときには、ＭＯＶ命令回路が働かないように、ＡＮＤゲートを追加いたしました。
●ＡＮＤを追加した、ＭＯＶ命令の回路図です
追加したＡＮＤゲート７４ＨＣ０８（３）のｐｉｎ１０に入っているＨＬＴＡは、ＨＬＴ命令が実行されていることを外部に知らせる信号で、Ｔ２サイクルで出されます（負論理、アクティブＬ）。
ＨＬＴＡは、ＲＳフリップフロップからの出力信号です（［第５３回］ＨＬＴ命令の回路図です）。
Ｔ２でアクティブになると、それ以後はＨＬＴが解除されるまで（ｒｅｓｅｔかＩＮＴが入力されるまで）ずっと出っ放しになります。
ＭＥＭＷＲをアクティブにする、ｒｅｇＷＲは、Ｔ４にならないと出力されませんから、これでＨＬＴ命令の実行時にわずかに発生していたＴ４期間のＭＥＭＷＲ出力は完全に押さえられました。
●ついうっかりしてしまった、７４ＨＣ１２６の回路
前回、プログラムカウンタの回路図（カウントアップを禁止している部分の回路）の説明をしたときに、 近くに空いているオープンコレクタゲートがなかったので、たまたま近くで空いていた７４ＨＣ１２６を代わりに使ったが、それがあとでトラブルの原因になってしまった、と書きました。
もう一度、その部分の回路図をお見せします。
最初は７４ＨＣ１２６の出力についているダイオードは、つけてありませんでした。
ＨＬＴのときにはＰＣＣＫＤＥ２はＬになる（［第５３回］ＨＬＴ命令の回路図です）ので、７４ＨＣ１２６はハイインピーダンスになります。
だから、ＯＲ回路は成立する。
って、これは、とんだ勘違いでした。
どうもプログラムカウンタの動きがおかしい。
オシロであちこち調べていたら、ＰＣｃｌｋが浮き上がっている。２Ｖくらい。
こういうときは、間違い無く、出力がショートしています。
やっと、間違いに気がつきました。
７４ＨＣ１２６はオープンコレクタじゃなかった。３ステートバッファでした。
ｐｉｎ１３がＬのときはオープンコレクタゲートと同じようにハイインピーダンスになるものだから、ついうっかり勘違いしてしまいました。
図のように、ダイオードを入れて、やっと、一件落着、になりました。
２００８．９．１ｕｐｌｏａｄ
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