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…）
やっと（！）MYCPU80の改良型基板製作に着手しました！！





［第８５８回］


●ＲＳＴ命令のテスト

ＲＳＴ命令は１バイトのＣＡＬＬ命令です。
ＲＳＴ命令はＣＡＬＬするアドレスが決まっていて、そのアドレスによってＲＳＴ　０〜ＲＳＴ　７の８通りの命令があります。
今回はそのうちのＲＳＴ　１をテストします。
下はＲＳＴ命令のテストプログラムのリストです。

００００　３１００００　　ＬＸＩ　ＳＰ，＄００００ ０００３　０４　　　　　　ＩＮＲ　Ｂ ０００４　ＣＦ　　　　　　ＲＳＴ　１ ０００５　７６　　　　　　ＨＬＴ ０００６　００　　　　　　ＮＯＰ ０００７　００　　　　　　ＮＯＰ ０００８　３Ｃ　　　　　　ＩＮＲ　Ａ ０００９　０Ｃ　　　　　　ＩＮＲ　Ｃ ０００Ａ　Ｃ９　　　　　　ＲＥＴ

ＲＳＴ　１はアドレス０００８から始まるサブルーチンをＣＡＬＬします。
サブルーチンをＣＡＬＬしますから、プログラムの先頭でスタックをセットします。
ＬＸＩ　ＳＰの実行後、ＩＮＲ　Ｂを実行し、ＲＳＴ　１を実行したあとＨＬＴで停止します。
０００８から始まるサブルーチンではＡレジスタとＣレジスタをそれぞれ＋１してからリターンします。
０００６、０００７にあるＮＯＰに意味はありません。
０００５のあと０００８までの間には何も無いことを強調するためにＮＯＰを入れました。

プログラムを実行すると、Ａレジスタ、ＢレジスタとＣレジスタがそれぞれ＋１されます。
ＲＥＳＥＴＳＷを押す（押してから離す）と、再びプログラムが実行され、レジスタの値が＋１されて表示されます。
ＲＥＳＥＴＳＷを押すたびに（押してから離すごとに）、プログラムが実行されて、レジスタが＋１されます。
上のリストではＡレジスタとＣレジスタはＲＳＴ　１が実行されない限りインクリメントされないので、それが＋１されたということは、ＲＳＴ　１が正しく実行されたことを示しています。

ＲＳＴ命令のテストプログラムを実行したあとの写真です。

リセットスイッチを押すたびにＡレジスタ、Ｂレジスタ、Ｃレジスタが＋１されます。

●ＥＩ命令のテスト

ＥＩは割込みを許可する命令です。
マスク可能な割込みとしては普通は上で説明したＲＳＴ　０〜ＲＳＴ　７の１バイトコール命令を利用します。
リセット後は割込み禁止状態になっていますから、割込みを使うためにはＥＩ命令を実行しておく必要があります。

下のリストはＥＩ命令のテストプログラムです。

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

上のリストのプログラムは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。
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。

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。

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の９番端子に配線してあります。

プログラムを実行させると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が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。
１６番はＧＮＤです。

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。

ＩＮＴ命令のテストプログラムを実行中の写真です。


●ＤＩ命令のテスト

ＤＩはＥＩの逆の働きをする命令です。
ＤＩを実行するとマスク可能な割込みは受け付けられなくなります。

下のリストはＤＩ命令のテストプログラムです。

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 ００３８　３Ｃ　　　　　　ＩＮＲ　Ａ ００３９　ＦＢ　　　　　　ＥＩ ００３Ａ　Ｃ９　　　　　　ＲＥＴ

さきほどのＥＩのテストプログラムの
０００６　００　ＮＯＰ　を
０００６　Ｆ３　ＤＩ　に書き換えました。
このようにしてから、ＥＩのテスト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。

これでＭＹＣＰＵ８０の全命令回路のテストが終りました。
厳密に言えば、たとえば条件付きジャンプ命令のうちＪＮＺしかテストをしなかった、というようにテストを省略しているところもありますが、省略をしないテストプログラムは、別途ＵＳＢ接続をしたあとで実行することもできますから、回路の組立途中のテストとしてはこの程度で十分ではないかと思います。

●組立に要した時間と組立に使ったハンダの量

当連載として組立を開始したのが２月１６日で本日が３月４日ですが、実際の製作では組立を開始したのは２月１５日で完成したのは２月２４日でしたから丁度１０日間かかったことになります。
しかしこの間毎日終日組立作業をしていたのではなくて、その間に写真を撮ったり、急ぎの注文に対応するため作業を中断したりしていますから、ゆっくり作業しても１日３〜４時間作業して１週間程度で完成すると思います。

さてそれではこの巨大基板の組立にはどのくらいのハンダを使ったでしょうか？
それを確認するために新品の巻きハンダを用意しました。

私は０．８ｍｍの糸ハンダを使っています。
写真のものは１Ｋｇです。
組立作業が完了したあとで確認してみたところ、意外と少ししか消費していなくてちょうど８０ｇしか減っていませんでした。
人によって使う量にばらつきがあると思いますし、このあとＴＫ−８０回路も製作しなければなりませんからもう少し必要ですが、それでも１００ｇ〜１５０ｇていど用意すれば十分でしょう。

ＴＴＬでＣＰＵをつくろう！［第８５８回］

２０１８．３．４ｕｐｌｏａｄ

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