(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第６９回］
●ＰＵＳＨ命令の説明です
前回、スタックとスタックポインタの説明の中で、ＰＵＳＨ命令の動作についても説明をしました。
ＰＵＳＨ命令は、レジスタの値をメモリに一時的に保存するための命令で、対象となるレジスタによって、下記の４命令があります。
ＰＵＳＨ Ｂ ＢレジスタとＣレジスタをスタックに保存します
ＰＵＳＨ Ｄ ＤレジスタとＥレジスタをスタックに保存します
ＰＵＳＨ Ｈ ＨレジスタとＬレジスタをスタックに保存します
ＰＵＳＨ ＰＳＷ Ａレジスタとフラグレジスタをスタックに保存します
各命令の命令コードは次の通りです。
命令コード（２進数） 命令コード（１６進数） ニーモニック
１１００００１０１ Ｃ５ ＰＵＳＨ Ｂ
１１０１００１０１ Ｄ５ ＰＵＳＨ Ｄ
１１１０００１０１ Ｅ５ ＰＵＳＨ Ｈ
１１１１００１０１ Ｆ５ ＰＵＳＨ ＰＳＷ
ＰＳＷというのは、Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｗｏｒｄの略語のようです。
ＣＰＵの状態をＰＵＳＨするということで、なるほど、ＡレジスタとフラグレジスタをＰＵＳＨするということか、と一応は納得、なのですけれど、やっぱり、Ｚ８０ニーモニックのように、ダイレクトに
ＰＵＳＨ ＡＦ
としてしまったほうがわかりやすいですね。
命令コードのｂｉｔ５とｂｉｔ４が００のときに、ＢＣレジスタ、０１のときにＤＥレジスタ、１０のときにＨＬレジスタ、１１のときにＡレジスタとフラグレジスタを対象とするＰＵＳＨ命令になります。
●ＰＵＳＨ命令の回路図です
回路としてはごくごく簡単なものですが、ｏｐ５とｏｐ４が１１のとき、つまりＡレジスタとフラグレジスタを選択するときだけは少し工夫が必要です。
レジスタが選択される仕組みについては、何回か説明しましたが、もう一度おさらいします。
ｄ３〜ｄ０とｒｅｇＷＲで、レジスタが選択されて、そのレジスタに内部データバスの値が書き込まれます。
ｓ３〜ｓ０とｒｅｇＲＤで、レジスタが選択されて、そのレジスタの値が内部データバスに出力されます。
ｄ３〜ｄ０、ｓ３〜ｓ０とレジスタの関係は、こちらの「レジスタコード表」（［第２７回］）を参照してください。
上のＰＵＳＨの命令コードのところでｏｐ５とｏｐ４が００のとき、ＢＣに対するＰＵＳＨ命令になり、０１のときはＤＥに対するＰＵＳＨ命令になり、１０のときにＨＬに対するＰＵＳＨ命令になると説明しました。
「レジスタコード表」（［第２７回］）を見ると、
Ｂレジスタはｓ３〜ｓ０（またはｄ３〜ｄ０）＝１０００、Ｃレジスタは１００１、Ｄレジスタは１０１０、Ｅレジスタは１０１１、Ｈレジスタは１１００、Ｌレジスタは１１０１であることがわかります。
つまりＢ〜Ｌレジスタはｏｐ５、ｏｐ４をそのままｓ２、ｓ１（またはｄ２、ｄ１）に出力し、Ｂ、Ｄ、Ｈレジスタに対しては、さらにｓ０（またはｄ０）を０にすることで選択されることになります。
ｓ３（またはｄ３）は１ですが、ｄ３〜ｄ０、ｓ３〜ｓ０は抵抗でプルアップしてあるので、なにも信号を出力しないときは、”１”になります。ですから、ｄ３〜ｄ０、ｓ３〜ｓ０のうち、”０”にしたい信号ラインにだけ”０”を出力すればよく、”１”にしたいラインについては何もしなくてもそのまま”１”になります。
ｏｐ５、ｏｐ４が１１のときにはＡレジスタ、フラグレジスタに対するＰＵＳＨ命令になります。
Ａレジスタのレジスタコードはｓ３〜ｓ０（またはｄ３〜ｄ０）＝１１１１なので、Ｂ〜Ｌと同じルールでいけそうなのですが、フラグレジスタについては、そうはいきません。
フラグレジスタのレジスタコードは０００１なので、ｏｐ５、ｏｐ４と逆になってしまいます。
フラグレジスタのレジスタコードを”１１１０”にできればよかったのですが、”１１１０”はＭ（ＨＬで指定するメモリアドレス）に割り当てていますから、フラグレジスタに使うことはできません。
そこでＰＵＳＨ命令の回路図にあるように、ｏｐ５、ｏｐ４が１１のときとそうでないときとで、ｓ３〜ｓ０を出力する回路を分けているのです。
●ＰＵＳＨ命令のタイミングチャートです
タイミングチャートを見ながら回路図を見ると、より理解しやすくなります。
ＰＵＳＨ命令は、いままで説明してきた命令と違い、ＯＰコードフェッチサイクルのＴ３のときに、スタックポインタに、−１カウントダウンさせるためのクロック（ＳＰｃｌｋ）を出力しています。
ＰＵＳＨ命令は、先にスタックポインタを−１カウントダウンしておいてから、そのメモリアドレスにレジスタの値を書き込みます。
書き込みをするよりも前のＴ３のときに、スタックポインタに−１するためのクロックを出力しているのは、その理由からです。
●ＡレジスタはＨｉｇｈかＬｏｗか？
８０８０はどういうわけか、ちぐはぐなところが目立ちます。
Ａレジスタのレジスタコードもそのよい例です。
Ａレジスタはレジスタコードで示すと”１１１”です（ｓ３、ｄ３は「つくるＣＰＵ」の回路のために勝手に追加したビットなので、本来のコードは３ビットです）。
コードビットがすべて”１”ということは、何も出力しなくてもＡレジスタが選択されることになるので、Ａに”オール１”のコードを割り当てたことは理にかなっています。
ところで、コードの一番下のビットｓ０（またはｄ０）が”１”ということは、レジスタを２つつないで１６ビットレジスタ構成にしたときに、そのレジスタが下位レジスタであることを示しています（Ｃ、Ｅ、Ｌレジスタが下位レジスタ）。
Ａレジスタは他に組み合わせて１６ビットレジスタを構成することはしないで、つねに単独で用いられますから、下位も上位も無いとも言えますが、ＰＵＳＨ命令とＰＯＰ命令だけは、Ａレジスタとフラグレジスタを組み合わせてスタックに保存します。
ＰＵＳＨ命令では、Ａレジスタとフラグレジスタをどのように組み合わせているかというと…。
Ａレジスタが上位レジスタとして扱われているのです（タイミングチャート参照）。
フラグレジスタと組み合わせてみたところで、他のレジスタと同じように１６ビットレジスタとして扱えるわけではなくて、ただスタックに入れる順序だけのことですから、あえてＡレジスタを”上位レジスタ”として扱う必要はないはずです。
うーん。
なぜなのでしょうか、ねぇ。
回路の都合からＡレジスタをコード１１１にはしてみたものの、Ａレジスタを”下位”に置きたくはなかった？？？
２００８．９．１６ｕｐｌｏａｄ
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