ＰＩＣマイコンは面白い：So-netブログ

	ブログをはじめるログイン

2021年02月03日｜ 2021年02月07日｜2021年02月09日ブログトップ

SuperSimpleController（その４）ＡＬＵの検討　 [OriginalCPU]

　前回の記事で今回検討中のオリジナルＣＰＵのブロック図を書いてALUの機能指定ビット数を3bitから4bitに増やしたことを書きましたが、この状態でも今回使うUV-EPROM（M27C322：2M x 16bit）の半分しか使っていません。
　もったいないので加減算とシフト命令にキャリーフラグ付きのものを加えることにしました。

　手法としては至って簡単でIR（インストラクションレジスタ）からALUに渡している4bitの機能指定ビットの上位にキャリーフラグを追加して機能指定ビットを5bitにするだけです。回路図の抜粋が下図になります。

オリジナルＣＰＵ回路のALU部抜粋

　機能指定ビットに対する機能も下表のように見直しました。キャリーが０の場合と１の場合の2面必要になるのでM27C322の容量すべてを使用することになります。下表の2項演算子の演算順序はインテル系のアセンブラと同じです(ex. OR R0,R1 : R0=R0 OR R1)。
　CP（コンペア）ではレジスタを変更する必要が無いのでALUの出力はゼロとし、レジスタをゼロクリアする時に利用することにしました。

No.	address	contents
0	00000h - 0FFFFh	R0
1	10000h - 1FFFFh	AND R0,R1
2	20000h - 2FFFFh	OR R0,R1
3	30000h - 3FFFFh	XOR R0,R1
4	40000h - 4FFFFh	ADD R0,R1
5	50000h - 5FFFFh	ADC R0,R1
6	60000h - 6FFFFh	SUB R0,R1
7	70000h - 7FFFFh	SBC R0,R1
8	80000h - 8FFFFh	SHL R0 (shift left)
9	90000h - 9FFFFh	SHLC R0 (shift left with carry)
A	A0000h - AFFFFh	SHR R0 (shift right)
B	B0000h - BFFFFh	SHRC R0 (shift right with carry)
C	C0000h - CFFFFh	DEC R0
D	D0000h - DFFFFh	INC R0
E	E0000h - EFFFFh	CP R0,R1 (output is zero)
F	F0000h - FFFFFh	R1

★変更　2021/02/13
　マシン語構成の検討からの反映で機能指定ビットのアサインを変更

　UV-EPROMの書込みはTL866II Plusを使用しています。
　このＲＯＭライタはM27C4096の容量までしか対応していない（これより大きいものは40ピンソケットでは足りない）のでM27C322まで対応しているM27C4096変換アダプタを使って書き込んでいます。

TL866II Plusでの書込み状況

　書き込み中の画面キャプチャを参考に貼っておきます。
　今回使用しているROMはST社のもので、TL866でのROMタイプはuPD27C4096を選択しています（他のいくつかのメーカーのM27C4096でも試しましたがNECのuPDタイプで書込みができました）
　赤のワーニングマーカー？が表示されますがライト及びリード操作で問題は発生しませんでした。

TL866II Plusでの書込み画面（書き込み中）

　今回使用しているM27C322はM27C4096の８倍の容量なので、８回に分けて書込み操作をする必要があります。下図が書込み終了後の画面表示例で各処理の所要時間が表示れさており、書込みには138秒かかっています。
　書込み操作は8回必要になるので全体で20分程度の時間がかかります。

TL866II Plusでの書込み画面（書き込み完了時）

　肝心のALU内に格納するデータについてですが、作成するのが面倒かもと思っていましたが、割合簡単にサクッとできました。
　TL866はHEXファイルの他にバイナリファイルも読込めるので、1回の書込みサイズに分割したバイナリファイルを生成するツールを作成しました。
　機能と生成ファイルとの関係は関数テーブルで保持することで管理しています。ソースファイルも貼っておきます。

Simple8Z ALUデータ生成プログラム（C言語）


/****************************
 Simple8Z ALU data generator
  made by skyriver
 V0.04 2021/03/13 add Cf to R1
 V0.03 2021/02/12
 ****************************/

#include <stdio.h>

#define	FNAME	"ALU4_%03d.bin"

#define	FlagZ	0x01
#define	FlagC	0x02


void IncR0( FILE * );
void DecR0( FILE * );
void ShlR0( FILE * );
void ShlCR0( FILE * );
void ShrR0( FILE * );
void ShrCR0( FILE * );
void And( FILE * );
void Or( FILE * );
void Xor( FILE * );
void Add( FILE * );
void Adc( FILE * );
void Sub( FILE * );
void Sbc( FILE * );
void Cp( FILE * );
void R0( FILE * );
void R1( FILE * );


char	Buf[ 128 ];

void (*func[])( FILE * ) = {
	     R0,   And,   Or,   Xor
	,   Add,   Add,  Sub,   Sub
	, ShlR0, ShlR0,ShrR0, ShrR0
	, DecR0, IncR0,   Cp,    R1

	,    R0,   And,   Or,   Xor
	,   Add,   Adc,  Sub,   Sbc
	, ShlR0,ShlCR0,ShrR0,ShrCR0
	, DecR0, IncR0,   Cp,    R1
};

#define	FuncNum	( sizeof(func) / sizeof( void(*)() ) )
#define	ROM_BLK	4	// How many functions in a Rom block


void DecR0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 -1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void IncR0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 + 1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void Add( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 + r1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void Adc( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 + r1 + 1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void Sub( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 - r1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void Sbc( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 - r1 - 1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void ShlR0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 << 1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void ShlCR0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = ( r0 << 1 ) | 0x01;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void ShrR0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 >> 1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((r0 & 1) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void ShrCR0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = ( r0 >> 1) | 0x80;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((r0 & 1) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void And( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 & r1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ans == 0 ? FlagZ : 0, fp );
	}
}


void Or( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 | r1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ans == 0 ? FlagZ : 0, fp );
	}
}


void Xor( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 ^ r1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ans == 0 ? FlagZ : 0, fp );
	}
}


void Cp( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0 - r1;
		putc( 0, fp );
		putc( ((char)ans == 0 ? FlagZ : 0) | ((ans & 0x0100) == 0 ? 0 : FlagC), fp );
	}
}


void R0( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r0;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( ans == 0 ? FlagZ : 0, fp );
	}
}


void R1( FILE *fp )
{
	int adr, r0, r1, ans;;
	for( adr = 0; adr < 0x10000; adr++ ) {
		r0 = adr & 0xff;
		r1 = ( adr & 0xff00 ) >> 8;
		ans = r1;
		putc( (char)ans, fp );
		putc( FlagC | ( ans == 0 ? FlagZ : 0 ), fp );	// add Cf
	}
}


int main( int argc, char *argv[] )
{
	FILE *fp;
	int i,j;
	int fidx = 0;

	for( i = 0; i < (FuncNum / ROM_BLK); i++ ) {
		sprintf( Buf, FNAME, i );
		if( ( fp = fopen( Buf, "wb" ) ) == NULL ) {
			fprintf( stderr, "can not open %s\n", Buf );
			break;
		} else {
			for( j = 0; j < ROM_BLK; j++ ) {
				func[ fidx++ ]( fp );
			}
			fclose( fp );
			fprintf( stderr, "%s is generated\n", Buf );
		}
	}
	return( 0 );
}

★変更　2021/03/13
　R1()でCFをセットするように変更
★変更　2021/02/13
　機能指定ビットのアサインの変更に伴いソースをアップデート

[TOP] [ 前へ ] 連載記事 [ 次へ ]

2021-02-07 14:28 nice!(0) コメント(0)

2021年02月03日｜ 2021年02月07日｜2021年02月09日ブログトップ

日	月	火	水	木	金	土
	1	2	3	4	5	6
7	8	9	10	11	12	13
14	15	16	17	18	19	20
21	22	23	24	25	26	27
28

ポケコン（G850）用拡張ボード（..
　⇒ PC-G850Sで動作したとの..
　⇒ こんにちは. はじめまして. ..
CP/M用hexローダーの製作
　⇒ なるほど。ファイル化の手間が省..
　⇒ 　このローダーはあくまでもCP..
　⇒ CP/Mの機能だけでやろうとす..
CP/M-68K シミュレータ
　⇒ 　上のコメントにあるように本文..
　⇒ 下記の記事で本ページのリンクが..
３チップ構成Pic24CPMマイコ..
　⇒ CでGAME言語のインタプリタ..
　⇒ GAME言語は懐かしいです。僕..
　⇒ 　コメントありがとうございます..
　⇒ GAME言語、懐かしいです。大..
　⇒ 　コメントありがとうございます..
　⇒ 懐かしいGAME言語ですね． ..
　⇒ GAMEソースの行番号をリナン..
　⇒ 　CP/M-80用GAME80..
　⇒ 　起動時のメモリマップは下記の..
　⇒ 　起動のたびにコンパイラをコン..
　⇒ 　CP/Mで起動時にGAME本..
　⇒ 　コメントで書いた文字列出力部..
　⇒ 　文字列表示のコンパイルコード..
　⇒ 　コンパイラが生成するコードで..
　⇒ CP/M版GAMEを修正しまし..

RSS1.0 | RSS2.0

ＰＩＣマイコンは面白い

SuperSimpleController（その４）ＡＬＵの検討　 [OriginalCPU]

skyriver さん

検索ボックス

マイカテゴリー

連載記事

お勧め記事

最新記事一覧

カレンダー

月別表示

skyriver さんがコメントした記事

最近のコメント

skyriver さんの記事をnice!と思った人 (全13人)

開発作品公開ページ

ＰＩＣマイコンは面白い

SuperSimpleController（その４）ＡＬＵの検討 [OriginalCPU]

skyriver さん

検索ボックス

マイカテゴリー

連載記事

お勧め記事

最新記事一覧

カレンダー

月別表示

skyriver さんがコメントした記事

最近のコメント

skyriver さんの記事をnice!と思った人 (全13人)

開発作品公開ページ

SuperSimpleController（その４）ＡＬＵの検討　 [OriginalCPU]