MYCPU80用増設Ｉ／Ｏボード組立キット
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たまにはちょいと息抜きで小品も作ってみたいものです。
簡単にチョイチョイと…。
でも、なかなかそうは簡単にはいかなくて、いつものごとく回を重ねてしまうことになるのかも…。
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［第４回］
●８２Ｃ５５の制御
８２Ｃ５５の操作説明については、どこかに書いたつもりだったのですが、どうも書いていなかったような…。
まあ余りにポピュラーなＬＳＩですからネット上にそれこそゴマンと散らばっているとは思いますけれど。
説明の順序といたしまして、ざっと説明をしておくことにいたします。
といいましても、はなから書くというのも面倒なことでありますから、そこは要領よくＮＤ８０Ｚ３．５付属説明書からコピーしてしまうことにいたします。
ＮＤ８０Ｚ３．５組立キット付属「ＴＫ−８０モニタ操作説明書」より引用
４． ８２Ｃ５５の使い方
４．１ ８２Ｃ５５のアドレス
８２Ｃ５５には入力、出力どちらでも指定できる８ビットのＩ／Ｏポートが３組あります。これらはＡポート、Ｂポート、Ｃポートとよんでおり、それぞれ異なったアドレスによって選択されます。
ＮＤ８０Ｚ３．５に実装されている８２Ｃ５５には次のアドレスが与えられています。
８０ Ａポート
８１ Ｂポート
８２ Ｃポート
８３ コントロールワード
コントロールワードは、各ポートの向き（入力か出力か）を設定したり、Ｃポートに対する特殊なアクセスの場合に使います。
４．２ ８２Ｃ５５の各ポートの入出力指定の仕方
８２Ｃ５５のポートはコントロールワードの設定によって入力か出力のいずれかに設定することができますが標準的なモードでは双方向の設定はできません。電源投入後にはまず各ポートの向き（入力か出力か）を設定しなければなりません。向きの設定はコントロールワードアドレスに必要なデータを送ることによって行われます。
入出力の指定は図５−１のコントロールワードを、ＯＵＴ命令で８２Ｃ５５のコントロールワードアドレス（８３）に送ることで行われます。
たとえばＡポートとＣポートを出力に、Ｂポートを入力に設定するには、Ｉ／Ｏアドレス８３にコントロールワード８２を出力します。
3E82 MVI A,82
D383 OUT 83
〔注意１〕コントロールワード出力によって、出力に設定されたポートはその時点から、全ビットが０になります。
〔注意２〕ここで説明した８２Ｃ５５のコントロールワードは、モード０とよばれる動作についてのものです。８２Ｃ５５にはこのモード０のほかに、モード１、モード２という動作モードがありますが、一般的ではないので説明を省略します。
４．３ 各ポートに対するデータ入出力の方法
コントロールワードによって入力、出力の指定が行われたあとは、どのような時点でもその指定にしたがってデータの入出力ができます。（入力ポートならＩＮ命令、出力ポートならＯＵＴ命令を使います)
（１）データの出力
ＡレジスタのデータがＯＵＴ命令によって、指定したポートから出力されます。
命令は下のようにコーディングします。
D380 OUT 80 ………Ａレジスタの内容をＡポートから出力する
〔注記〕出力に設定されたポートから外部に出力されるデータはラッチされています。
したがって新たに別のデータをそのポートから出力するか、または入出力の設定をし直すまではもとのデータの出力が維持されます。
（２）データの入力
IN命令によって、指定したポートからのデータがAレジスタに入ります。
命令は下のようにコーディングします。
DB81 IN 81 ………Ｂポートに入力されたデータがＡレジスタに入る。
〔注意〕入力データはラッチされません。
４．４ Ｃポートだけに許される特殊なデータ出力方法
Ｃポートも４．３（１）で説明した使い方でデータ出力ができますが、Ｃポートに限って特殊なデータ出力が可能です。
４．３（１）のＯＵＴ命令では、８ビットのデータが出力されますが、作業によっては他の出力は変化させずに特定の１ビットだけ出力を変えたい、という場合があります。
ＡポートやＢポートはソフトウェアで工夫するしかないのですが、Ｃポートは図５−２のコントロールワードを、コントロールワードアドレス（Ｃポートアドレスではありません）に出力することで、任意の１ビットだけ出力を変化させることができます。
例えばPC5 から０を出力したければ、00001010つまり０Ａを８３（８２ではありません）に出力します。
下のようにコーディングします。
3E0A MVI A,0A
D383 OUT 83
〔注意〕この動作は出力に設定されているビットのみに当てはまります。
Ｃポートは上位４ビットと下位４ビットで入出力を別個に設定できますが、例えば上位が出力で下位が入力に設定されている場合は、上の動作は上位４ビットに対しては有効ですが、下位４ビットに対しては無視されます。
●簡単な動作テストです
８２Ｃ５５の簡単な動作テストをしてみました。
ＢＡＳＩＣでプログラムを書くと簡単です。
比較のためにまずはＮＤ８０Ｚ３．５でテストをしてみました。
ＦＯＲ〜ＮＥＸＴで時間待ちループを作って、それをはさみながらＡポートから００とＦＦを交互に出力します。
ＡポートのＰＡ０〜ＰＡ７は同じ動きになりますから、そのうちのＰＡ４をオシロスコープで見てみました。
ＦＯＲ〜ＮＥＸＴループ１０００回で０．７秒ぐらいかかっています。
ＦＯＲ〜ＮＥＸＴループ１回あたり０．７ｍｓです。
整数値で演算すればもっと高速にできるのですが、ＺＢ３ＢＡＳＩＣは整数値の演算も内部では実数に換算して浮動小数点演算をしているため、演算速度は遅くなります。
ところでＭＹＣＰＵ８０なのですが。
ＮＤ８０Ｚ３．５はＣＰＵクロック６ＭＨｚでＣＰＵはＺ８０であるのに対してＭＹＣＰＵ８０はＣＰＵクロック２ＭＨｚで８０８０相当です。
単純に計算すればＭＹＣＰＵ８０はＮＤ８０Ｚ３．５の３倍時間がかかるということなのですが…。
実際にやってみますと、残念ながらＭＹＣＰＵ８０はＮＤ８０Ｚ３．５に比較して相当に遅いという結果が出てしまいました。
ＭＹＣＰＵ８０でも最初はＦＯＲ〜ＮＥＸＴループを１０００回にしてみましたがそれではとても遅くてオシロで観測できませんでしたので、１００回のループに縮めてみましたが、それでもＮＤ８０Ｚ３．５に比べるとまだ時間がかかっています。
ＦＯＲ〜ＮＥＸＴループ１００回で１．６秒ぐらいかかっています。
ＦＯＲ〜ＮＥＸＴループ１回あたり１６ｍｓです。
もともとＺＢ３ＢＡＳＩＣはＺ８０ＣＰＵのために書いたプログラムで８０８０にはないＺ８０固有の命令や８０８０にはないＩＸ、ＩＹレジスタなどを多用しています。
それをＭＹＣＰＵ８０用に変更したために、たとえばＺ８０ならば１命令で済んでしまうところが８０８０では数十ステップのサブルーチンになってしまうところなどが沢山あって、このような差が出てきてしまいます。
Ｚ８０と８０８０で同じ命令で済ますことができるプログラムならば概ねＣＰＵクロックの差に近くなります。
念のためそこのところも試してみました。
上と同じ動作をマシン語プログラムで書いてそれぞれ実行してみました。
簡単なマシン語命令ならば、このようにＣＭコマンド（ｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｏｒｙ）を使って直接マシン語コードをメモリに書いていくことができます。
書いた結果はＤＭコマンド（ｄｕｍｐ ｍｅｍｏｒｙ）を使って確かめることができます。
今度はＦＯＲ〜ＮＥＸＴのような時間待ちループは作らず、００とＦＦを出力する間にはＮＯＰ命令とＪＰ命令のみがはさまれているだけです。
ＮＤ８０Ｚ３．５での実行結果です。
Ｈ、Ｌ１回の出力にかかる時間は約８．４μｓです。
同じプログラムをＭＹＣＰＵ８０でも実行してみました。
時間軸の目盛りが上の画面とは異なります。
Ｈ、Ｌ１回の出力にかかる時間は約２２μｓです。
大体ＣＰＵクロックと同じ程度の差（６ＭＨｚ対２ＭＨｚ）になりました。
もう少し正確に計算しますと、同じ命令のプログラムならば、むしろＭＹＣＰＵ８０のほうが健闘しているといえましょう（波形と時間軸から見ると、実行時間は２対６ではなくて２対５）。
自画自賛なのですが、ＭＹＣＰＵ８０はなかなかに優れものなのです。
ＭＹＣＰＵ８０用増設Ｉ／Ｏボード組立キット［第４回］
２０１５．１２．６ｕｐｌｏａｄ
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