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…）
［第８２回］

●ＰＵＳＨ命令、ＰＯＰ命令のクロック毎の動作の写真を撮ったのですが…

ＰＵＳＨ命令は［第６９回］、ＰＯＰ命令は［第７０回］で説明しました。

今回はＰＵＳＨ命令とＰＯＰ命令のクロック毎の動作を説明するつもりで、次のプログラムを実行させました。

００００　３１００８０　　　ＬＸＩ　ＳＰ，８０００
０００３　Ｆ５　　　　　　　ＰＵＳＨ　ＰＳＷ
０００４　Ｅ５　　　　　　　ＰＵＳＨ　Ｈ
０００５　Ｆ１　　　　　　　ＰＯＰ　ＰＳＷ
０００６　Ｅ１　　　　　　　ＰＯＰ　Ｈ

マシン語のプログラムに慣れた方は、「このプログラムはおかしい」と思われるかもしれません。
確かにこのプログラムは一般的ではありません。
ＰＵＳＨ命令とＰＯＰ命令の組み合わせが違っています。
普通は次のようにします。

ＰＵＳＨ　ＰＳＷ
ＰＵＳＨ　Ｈ
（この間にＡ、Ｆ、Ｈ、Ｌの値を変更してしまうようなプログラムが入るので、それらの値を保存しておくためにＰＵＳＨ命令を使う）
ＰＯＰ　Ｈ　　（保存しておいたＨＬレジスタの値をもとにもどす）
ＰＯＰ　ＰＳＷ　（保存しておいたＡ、Ｆレジスタの値をもとにもどす）

最初のプログラムでは、ＰＯＰ　ＰＳＷ命令によって、ＨＬレジスタの値がＡレジスタとＦ（フラグ）レジスタに入り、ＰＯＰ　Ｈ命令によって、ＡレジスタとＦ（フラグ）レジスタの値がＨＬレジスタに入ってしまいます。

しかし、今回はわざとそのようにしているのです。
後のプログラムのようにすると、ＰＵＳＨしたあと、すぐに同じレジスタにＰＯＰして値を戻すことになるので、レジスタの中身が書き換わりません。バスの状態を注意深く見れば、ＰＵＳＨ、ＰＯＰが正しく機能しているかどうかの判断は可能ですが、ＰＯＰ命令によって、もとの値が別のレジスタに書き込まれた方が、その動作がよくわかると思ったからです。

●ＰＵＳＨ、ＰＯＰはわざと組み合わせを変えることがある

余談になりますが、今回のような特殊な目的以外でも、フラグレジスタについては、わざと最初のようなプログラムを書くことがあります。

Ｆ（フラグ）レジスタはその値そのものを見ることはできません。
Ｓ（サイン）フラグとかＺ（ゼロ）フラグとかというように、フラグビット単独では、条件付ＪＭＰ命令などで、その状態を確認することができますが、各フラグビットをひとまとめにした、フラグレジスタそのものの値を読み出したり、値を書き換えたりする命令はありません。

しかし、デバッグツールなどでは、フラグレジスタの値を表示したり、フラグレジスタの値を書き換えたりする必要があります。
そのようなときに、最初のプログラムのような「テクニック」が使われます。

フラグレジスタそのものは中身を見ることができませんが、ＰＵＳＨ　ＰＳＷの次に、ＰＯＰ　Ｈ（ＰＯＰ　Ｂ、ＰＯＰ　Ｄでもよい）を実行することによって、フラグレジスタの値がＬレジスタ（ＰＯＰ　ＢならＣレジスタ、ＰＯＰ　ＤならＥレジスタ）に入るので、普通のデータとして表示することができるようになります。

逆に、ＰＵＳＨ　Ｈの次にＰＯＰ　ＰＳＷを実行すれば、Ｌレジスタの値を、Ｆ（フラグ）レジスタに入れることができます。

●スタックの値が変わってしまう？

さて、話をもとに戻します。
ＰＵＳＨ命令とＰＯＰ命令をクロックごとに動作させて、写真を撮ったのですが、１箇所おかしいところが出てきてしまいました。

最後のＰＯＰ　Ｈを実行させたとき、Ｌレジスタには、最初にＰＵＳＨ　ＰＳＷを実行したときの、Ｆ（フラグ）レジスタの値が入るはずなのですが、メモリからはまったく別の値がでてきてしまうのです。

ＰＵＳＨ　ＰＳＷを実行するときには、まちがいなく、Ａレジスタの値とＦ（フラグ）レジスタの値がメモリに書き込まれるところを、クロック毎の動作をさせて、はっきりと確認しています。
ところがＰＯＰ　Ｈを実行してみると、Ｆ（フラグ）レジスタの値を書き込んだはずのメモリアドレスからは別の値が読み出されてしまいます。

おかしいと思って、繰り返し試してみても、いつも結果は同じです。
Ｆ（フラグ）レジスタの値の代わりにどんな値が読み出されるかというと、不思議なことに、そのすぐ次の命令PUSH　ＨのＯＰコードである”Ｅ５”なのです。

そんなばかなことが…。
ありえない、と思ったのですが、現実におこっているのですから、そこには何か理由があるはずです。
ＰＵＳＨ命令のタイミングチャートを見ているうちに、原因がわかりました。

前にＷＫレジスタの誤書き込みについて書きました（［第７２回］）。
ＷＫレジスタの値が変わってしまう原因はｒｅｇＷＲのタイミングでした。

今回はＭＥＭＷＲのタイミングに問題がありました。
ＰＵＳＨ命令のタイミングチャート（［第６９回］）です。

このＭＥＭＷＲのタイミングについては、「大丈夫かなぁ」と思いながら、回路を組んだのですが、やっぱり大丈夫ではありませんでした。
問題はＴ３のＳＰｃｌｋとＴ４のＭＥＭＷＲがくっついているところにありました。

というところで、時間がなくなってしまいました。
この続きは、次回にすることにいたします。
２００８．９．２９ｕｐｌｏａｄ

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