Z80 の研究部屋

Z80 について個人的に調査したデータを追加していこうと思います。Z80 のマニュアルとあわせて読めば理解が深まること間違いなし!?

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目次

1. 信号線の調査データ [Nov.19 2012]

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信号線の調査データ [Nov.19 2012]

Z80 を H8/3052 マイコンに接続してクロックを L にセットして信号線を読む、クロックを H にセットして信号線を読む、・・・ということを繰り替えして得たデータです。 １行がクロックの半周期になっています。どの信号線がどのクロックで変化するかがわかります。

例として、DI 命令実行時の信号線の変化を次に掲載します。

[DI] 4 cycles

CLK ADDR DATA /M1 /MREQ /IOREQ /WR /RD /REFSH /BUSACK /HALT
 1  0001  FF   0   1     1      1   1   1      1       1
 0  0001  F3   0   0     1      1   0   1      1       1
 1  0001  F3   0   0     1      1   0   1      1       1
 0  0001  F3   0   0     1      1   0   1      1       1

 1  0001  FF   1   1     1      1   1   0      1       1
 0  0001  FF   1   0     1      1   1   0      1       1
 1  0001  FF   1   0     1      1   1   0      1       1
 0  0001  FF   1   1     1      1   1   0      1       1

DI 命令は 4 クロックサイクルで完了する命令です。なので 8 行（8 x 1/2周期）で表現しています。 最初の２クロック(4行)が OP コードフェッチで、後の２クロックがリフレッシュサイクルです。 この 4 クロックの信号パターンはどの命令でも必ず発生します。 DI の場合はこの次のクロックサイクルから次の OP コードフェッチを開始しますが、 命令自体は次の OP コードフェッチと並行して実行されています(注。命令の実行が次の OP コードフェッチとオーバーラップするのは DI だけに限らず、ALU の演算結果をレジスタに格納する命令は、たいていその結果の格納(レジスタ書き込み)サイクルと次の OP コードフェッチがオーバーラップしています。

注: よって EI 状態で /INT が L の場合、DI の割り込みフェッチサイクル(最後のクロック立ち上がり、↑だと最後から２行目)で割り込みは検知される。実際に割り込み禁止となるのは DI の次の命令から。

注意点としては、データはマイコンのデジタル I/O ポートから取得しているため、CLK がレベル変化してから各信号線のレベルを読み出すまでに十分長い時間が経過しています。 よって、CLK 変化から信号が変化するまでの遅延時間がゼロのデータとして見てください。実際に CPU を数MHzのクロック周波数で動作させた場合、各信号は CLK 変化から多少遅れて出て来るはずです。

前置きはこのくらいにして、調査したデータをここに掲載します(ABC 順)。ところどころ CPU 内で何をしているか妄想しているコメント等ありますが真実とは限りませんのでご参考までに。

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今後さらに命令を調査することがあれば追加します。ただしここに掲載したデータと Z80 マニュアルの命令サイクル数の表から他の命令がどのように実行されるかはある程度類推できると思います。

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(C) Ki 2012