(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第５７回］
●ＢＵＳＲＱ回路の説明です
今回も外部との接点の回路の説明です。
ＢＵＳＲＱ（バスリクエスト）はＣＰＵの機能というよりは、ＣＰＵを働かせないための機能です。
その意味ではＨＬＴ命令の仲間といえるかもしれません。
ＢＵＳＲＱ信号がＣＰＵに入力されると、ＣＰＵはプログラムの実行を一時停止します。
そこまでは、外部から強制的に実行されるＨＬＴ命令のようなものだと言えるでしょう。
しかしＢＵＳＲＱ信号の本来の目的はＣＰＵを停止させることではなく、外部バスのコントロール権をＣＰＵから一時的に奪うことなのです。だから、バスリクエストです。
ＢＵＳＲＱ信号が入力されると、ＣＰＵはプログラムの実行を一時停止するとともに、ＢＵＳＲＱ信号を受け取った合図として、ＢＵＳＡＫ信号を出力します。
そして外部アドレスバス（Ａ０−Ａ１５）、外部データバス（Ｄ０−Ｄ７）、ＭＥＭＲＤ、ＭＥＭＷＲなどの信号出力をすべてハイインピーダンスにします。
つまりＢＵＳＲＱ信号を入力することによって、一時的にＣＰＵをメモリやＩ／Ｏから切り離してしまうのです。
そんなことをして、何の意味があるのでしょうか？
実はこれはとても重要な機能なのです。
ＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）も、この機能が必要になります。
今まで動作テストをしてきた、ＭＯＶ命令や、ＭＶＩ命令のテストプログラムは、メモリに接続した当社のＢＡＳＩＣ制御マイコンボードＺＢ２５Ｋを使って、ＲＥＳＥＴ信号を与えて、ＣＰＵをリセットした状態にしておいて、メモリにマシン語命令コードを書き込みました。
しかしこれから追加基板のテストを進めていくことになると、リセットするのではなくて、ＣＰＵを一時的に停止させておいて、メモリの状態を確認したり、メモリの中身を書き換えたりする必要が出てくると思います。
そんな場合には、ＢＵＳＲＱとＢＵＳＡＫが威力を発揮するはずです。
●ＢＵＳＲＱの回路図です
ＢＵＳＲＱ信号は、ＯＰコードフェッチサイクルの最後のＴ３サイクルでチェックされます。
ＢＵＲＱ信号（アクティブＬ）が入力されると、Ｔ３の期間にＭｓｔｏｐがアクティブになります。
Ｍｓｔｏｐは、Ｔ、Ｍ、Ｗの各タイミングパルス出力のもとになっている、バイナリカウンタ７４ＨＣ１６１のカウントを停止させる信号です。
７４ＨＣ１６１のカウントが停止すると、Ｔ３パルスが出たままになりますから、ＢＵＳＲＱ信号が無くなるまで、その状態が継続することになります。
同時にＢＵＳＡＫ信号出力がアクティブになります。
また、外部アドレスバス、データバスの出力を禁止して、出力をハイインピーダンスにする、ｏｕｔｄＥをアクティブにします。
●ＣＰＵがＢＵＳＲＱ信号を受け付けたときの写真です
今のところ、ＭＯＶ命令とＭＶＩ命令のほかにはＨＬＴ命令しか実行できませんから、ＢＵＳＲＱの完全なテストをおこなうことはできません（せめてＪＭＰ命令が使えないことには、動作中のＣＰＵに対してＢＵＳＲＱの入力テストをすることは困難です）。
そこで、ＨＬＴ命令を実行中にＢＵＳＲＱ信号を入力して、とりあえずの動作を確認してみました。
この写真は、今までお見せしてきた、命令をステップ動作させながら撮影したものではなく、ＨＬＴ命令の実行中に（ＨＬＴ命令はＴ０〜Ｔ３を繰り返し実行します）、ＢＵＳＲＱ信号を入力して、停止した状態を撮影したものです。
通常のクロックで実行させているため、いままでのステップ動作では点灯していた、外部クロック入力を選択する信号の入力表示、ＥｘｃｌｋＥ（写真右下の黄色ＬＥＤの右から３番目）は、消えています。
ＨＬＴ命令の実行中であることを示すＨＡＬＴＡ（同、一番右端のＬＥＤ）が点灯しています。
ＢＵＳＲＱ信号を受けつけていることを示す、ＢＵＳＡＫ（右から４番目のＬＥＤ）も点灯しています。
写真右上近くの、タイミング期間を示すＡ〜Ｄ（７４ＨＣ１６１のＱａ〜Ｑｄ出力）は、ＡとＢが点灯して、Ｔ３の期間で停止中であることを示しています。
もう一度、写真の今度は左下方を見ると、ＯＰコードフェッチサイクルなのに、プログラムカウンタの値が外部アドレスバスＡ０〜Ａ１５に出力していることを示す、ＰＣＡＤｏｕｔは消灯しています。
プログラムカウンタ下位８ビット（ＰＣＬ）は、ＨＬＴ命令が書いてあるメモリアドレスの下位８ビット、０００００１１１を示しているのに、アドレスバスもデータバスもＦＦ（１１１１１１１１）を表示しています。
本当は全部ハイインピーダンスになっているのですが、プルアップ抵抗がついているため、全ビットが１（Ｈレベル）になっています。
ＣＰＵからはメモリをアクセスするために必要な信号、Ａ０−Ａ１５、Ｄ０−Ｄ７、ＭＥＭＲＤ、ＭＥＭＷＲは出力されていなくて、全てハイインピーダンスになっていますから、この状態なら、外部から自由にメモリに対してＲＥＡＤ、ＷＲＩＴＥすることができます。
●ＢＵＳＲＱと、ＢＵＳＡＫの波形写真です
ＢＵＳＲＱ信号は入力したらすぐに受け付けられるのではなくて、Ｔ３のタイミングのときのみ、受け付けられます。
２枚の写真は、いずれも上の波形（ＣＨ１）がＢＵＳＲＱで、下の波形（ＣＨ２）がＢＵＳＡＫです。
ＢＵＳＲＱがアクティブになると同時にＢＵＳＡＫがアクティブになるのではなくて、ＢＵＳＲＱがアクティブになってから、ＢＵＳＡＫが出されるまでには少し遅れがあることがわかります。
今回のテストではＣＰＵがＨＬＴ命令をＴ０〜Ｔ３の期間を休み無く実行中に、ＢＵＳＲＱ信号を入力したのですが、それがＣＰＵに検出されるのはＴ３のタイミングのときのみです。
ＢＵＳＲＱ信号の入力はＴ０〜Ｔ３のどのタイミングであるかはわかりません（決められません）。
しかしＢＵＳＡＫはＴ３のときに出力されることになりますから、上の２枚の写真のように、ＢＵＳＲＱがアクティブ（Ｌ）になってから、ＢＵＳＡＫがアクティブ（Ｌ）になるまで０クロックから３クロック（０〜７５０ｎｓｅｃ）の遅れが出ることになります。
２００８．９．４ｕｐｌｏａｄ
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