前回はMC68000/MC68008について書いたので今回はMC68010/MC68012です。
MC68000/MC68008ではアドレスエラー・バスエラーからのソフトウェアによる復帰はできませんでした。それを改善したのがMC68010（とメモリ空間を拡大したMC68012）です。
そのためには例外処理を行なっている間復帰に必要な内部状態を保存しておかなくてはなりません。内部にこっそり保存するという方法も考えられなくはありませんが、MC68010ではスタックに積むことで保存します。
アドレスエラー・バスエラー発生時のスタックには以下のように29ワードという大量の情報が積まれています。
Universal Monitor 68000は自分のボードで動かせるMC68000, MC68010まで対応し、MC68020以降は動かす人もいないだろうから後回し、と思っていたのですが...
なんとMC68030で動かした方がおられます（リンク参照）。
これは判別やら例外処理やら対応しなくてはと思いソースを見たところ、MC68010のアドレスエラー・バスエラーの表示を作りかけたままになっておりました。これを放置したまま他の変更を行なうのは混乱の元（一応 Subversion で管理してはいますが...）なのでまずこれを完了させることにしました。
MC68000系では割り込みの他、ゼロ除算や未定義命令の実行などが発生したときにあらかじめ用意したルーチンを実行する機能があります。これを例外処理といいます。
原則として（復帰できるように）発生時のPCとSRをスタックに積んでから実行するのですが、アドレスエラーとバスエラーの場合はさらに多くの情報がスタックに積まれます。
予告通りNSC800ボードのソフトウェア編をお送りします。
NSC800はソフトウェア的にはZ80互換なので基本的にはZ80用のUniversal Monitorがそのまま動作します。とはいえ例外もありまして今回は以下の3点を追加・変更しています。
一つ目はコンソールドライバです。
これまではZ80 SIOかHD64180系・Z280の内蔵シリアル用しか無かったのでEMILY Boardのものを追加しました。適当なCPUから移植するだけなのですが...
実はCONOUTルーチンでAレジスタ保存するのを忘れてハマってしまいました。
Universal Monitorの基本機能が動くようになったので、保留してあった2651を動かしてみることにします。
空きソケットに残りのICを搭載します。
コンソールドライバのソフトウェアも書かなくてはなりませんが、既に2650のプログラムには慣れているのでどうということはありません。
2650ボードが動き始めたのでソフトウェアを書いていきます。
前回ループが動作したのでメモリからの読み出しは動いており、次は書き込みができることを確認しなくてはなりません。
テストコードを書いても良いのですが、EMILY BoardのUART機能を使うための初期化ルーチンを動かしてみることにします。これはメモリに数バイトの定数を書き込むだけなのでこのテストにはうってつけです。
正しく書けたかどうかはEMILY Boardの機能でメモリをダンプしてみれば一目瞭然です。
特に問題なかったのでいつものように1文字出力・メッセージ出力・行編集と進めていきます。
ここまで動くようになる頃にはだいぶ慣れてきていますので、あとは黙々と実装していくだけです。
例によって書いていて気になったことをあげてみます。
HEXファイルの入出力ができるようになったら、次はブレークとレジスタの操作が欲しいところです。
MN1613は未定義のコードを実行しようとするとレベル0の内部割込みが発生するらしいのでこれを利用することにします。これが発生するとSTRとICをOSPW0（アドレスX'0000', X'0001'）に保存し、NSPW0（アドレスX'0100', X'0101'）から新しいSTRとICを読み込みます。OSPW, NPSWは外部割込みと共用ですが，内部割込みの場合はIISRというレジスタのビット15が立つので区別が可能です。
NSPW0にハンドラのアドレスを設定し、ハンドラではR0～R4, SPを保存しSTR, ICはOPSW0から取り出して表示させます。
これで試しにX'0800'番地にX'0000'を書き込んで実行させてみます。これは未定義命令なのでレジスタが表示されるかと思いきや何も起こりません。
この状態でステップ動作に切り替えてみたところ、X'0800', X'0801', X'0802'番地から順に命令フェッチを繰り返しているようです。
なんか若松通商さんにMN1613, MN1613Aが入荷したようで...
最小限のD, G, Sコマンドだけ作ってそのままになっているUniversal Monitor MN1610をこの機会に少し拡張してみようかと思いましてMN1613ボードを引っ張り出してきました。
このボード久々に動かそうとするといつもご機嫌斜めなんですよね。今回も動作しないのでいろいろ調べているうちに、いつの間にか動き出すという状況でした。特にどこかを直したというわけではないのですが...
とりあえず動くようになったので原因究明は後回しにしてプログラム変更に取り掛かります。
まずはHEXファイルをロードするLからです。
MCS8085でUniversal Monitorを動かそうとするとネックになるのは以下の二点です。
一つ目はUART機能が無いこと。シリアルI/O用としてSID, SODが引き出されているのでソフトウェアUARTを実装する必要があります。
二点目はROM容量が2kBと小さいこと。現状のUniversal Monitor 8080は約2.5kBのROMを必要としますから二割ほど減らさなくてはなりません。
これらの点を何とか解決できれば動かせそうです。
まずはソフトウェアUARTですが、基本的にはCOSMACのソフトウェアUARTをそのまま8085に移植しました。
ロジックができたら1ビットの時間を合わせます。SIDから読んだビットをそのままローテートしたりできて条件分岐の必要が無いのでクロックを数えるのはCOSMACより楽ですね。分岐があるとルートごとのクロック数を揃えなくてはなりません。
ボードが出来たら当然次はソフトウェアを何とかしなくてはなりません。
いつものようにUniversal Monitorを移植することにします。
こういうのってCなどの高級言語か擬似コードを元にアセンブリ言語に変換していくのが一般的なのかもしれませんが、私の場合は似たプロセッサ向けのアセンブリ言語のソースを見ながら直接アセンブリ言語で書き下ろしています。
今回は8080用を元にしていて、現時点でD(ump), S(et), G(o), L(oad), P(unch)の各コマンドが動いています。ここまでで感じたことをあげてみます。
SHLD, LXIなど
