Info Sammeln Dokumentation Anleitungen Schnittstellen Prozessoren Videochips Soundchips Computer Videospiele		Zilog Z80 Beschreibung Der Z-80 zählt zu den erfolgreichsten Prozessoren aller Zeiten. Der Hersteller Zilog nahm sich Intels 8080 zum Vorbild und verbesserte ihn sowohl von der Integrierbarkeit in Rechnersysteme als auch vom Maschinenbefehlssatz her. Dadurch entstand ein sehr leistungsfähiger Prozessor, der allerdings wegen seiner ausgesprochen komplexen Befehle auch mit deutlich höherem Takt als sein spartanischerer Hauptkonkurrent 6502 betrieben werden musste, um die gleiche Geschwindigkeit zu entwickeln. Die typische Taktfrequenz lag bei 3,5 - 4 MHz. Der wichtigste Meilenstein bei der Verbreitung des Z-80 war wohl das Betriebssystem CP/M von Digital Research. Ähnlich wie heute Windows 95/98 nur auf Intel-CPUs und Kompatiblen läuft, war CP/M lange Zeit nur für den Z-80 zu bekommen. Dadurch entstand ein Quasi-Monopol für den Z-80 bei Bürocomputern der späten 70er und frühen 80er Jahre. Später kamen auch etliche Homecomputer dazu, angefangen vom Sinclair ZX-80, ZX-81 und Spectrum, den Amstrad-Computern bis hin zu den Rechnern des in Europa wenig erfolgreichen MSX-Standards. Pinbelegung Der Z-80 freut durch seinen einfachen Aufbau jeden Entwickler, der einen Computer drumherum bauen soll. Der Adressbus ist voll aufgelegt, es wird nur eine Versorgungsspannung benötigt. Beim Steuerbus zeigen sich einige Unterschiede zum großen Konkurrenten 6502: Die Signalisierung von Lese- oder Schreibzugriffen ist durch getrennte Leitungen ausgeführt. Der größte Unterschied besteht jedoch in der Art des Zugriffes auf Peripheriechips: Während deren Register beim 6502 als normale Speicherstellen angesprochen werden, kann der Z80 über eine eigene Leitung (IORQST) signalisieren, daß er nun auf ein I/O-Register zugreifen möchte. Der Vorteil liegt in der einfacheren Handhabung für Boardentwickler und in der Tatsache, daß der adressierbare Speicher nicht durch I/O-Bereiche zergliedert wird, wie das bei 6502-Rechnern üblich ist. Mit der Leitung M1 teilt der Z80 mit, daß er nun einen neuen Maschinenbefehl zu lesen beabsichtigt. Register A Akkumulator Dient bei fast allen Rechenoperationen als Ergebnisspeicher B,C,D,E,H,L Register verschiedene Aufgaben. B wird bei Schleifenbefehlen als Zähler verwendet. BC,DE,HL 16-Bit-Register entstehen durch Zusammenfassung von je zwei der Register B-L. BC wird oft als Zählregister verwendet, HL zur indirekten Speicheradressierung IX,IY 16-Bit-Indexregister zur indirekten Speicheradressierung, z.B. ADD A,(IX+5): Addiert zu A den Inhalt der Speicherstelle, auf die IX+5 zeigt und hinterlässt das Ergebnis in A. SP Stapelzeiger Zeiger auf die Adresse des obersten Stapelelements. 16-Bit-Register, d.h. der Stapel kann den gesamten Speicher adressieren. AF',BC',DE',HL' Sekundäre Register zweiter Registersatz. AF' heißt Akku + Flags. I spez. Aufgaben (Hardware) R spez. Aufgaben (Hardware) Zeichenerklärung Um nicht alle Befehle in allen Adressierungsarten anführen zu müssen (das wären über 600!), wurden folgende Zusammenfassungen verwendet: x Steht nach einem Befehl "x", so kann er in den folgenden Adressierungsarten verwendet werden: A, B, C, D, E, H, L: Die normalen Register n: fester Wert r Soweit sinnvoll, sind folgende Adressierungsarten möglich: BC, DE, HL: die normalen Register, paarweise zu 16-Bit-Registern zusammengefasst (HL): Der Inhalt des HL-Registers wird als Adresse interpretiert und auf diese zugegriffen. IX, IY: die Indexregister (IX+d), (IY+d): Zum Inhalt des Indexregisters wird ein fester Wert addiert, das Ergebnis als Adresse interpretiert und auf diese zugegriffen. nn: fester Wert (nn): feste Adresse SP: Stapelzeiger (SP): Speicherstelle, auf die der Stapelzeiger verweist n n bestimmt eine Bitnummer, ist also ein Festwert zwischen 0 und 7. Großbuchstaben stehen für Register. Hinter jedem Befehl der Befehlsliste stehen die Buchstaben s, z, p und c (oder auch nicht). Diese Buchstaben stehen für die Prozessorflags: s Sign = Vorzeichen der letzten Operation z Zero = Nullflag; Wird gesetzt, wenn Ergebnis = 0. p Parity = Paritätsflag c Carry = Übertrag; Wird gesetzt, wenn das Ergebnis außerhalb des verfügbaren Bereiches liegt, z.B. $80+$94=$14 mit c=1 Die in der Befehlsliste am Zeilenende stehenden Flags werden durch den entsprechenden Befehl verändert. 1. Arithmetikbefehle Addition / Subtraktion ADC A,x A=A+x+c Addition mit Übertrag s z p c ADC HL,r HL=HL+r+c 16-Bit-Addition mit Übertrag s z p c ADD A,x A=A+x Addition ohne Übertrag s z p c ADD HL,r HL=HL+r 16-Bit-Addition ohne Übertrag s z p c ADD IX,r IX=IX+r 16-Bit-Addition im Indexregister IX s z p c ADD IY,r IY=IY+r 16-Bit-Addition im Indexregister IY s z p c SBC A,x A=A-x-c+1 Subtraktion mit Übertrag s z p c SBC HL,r HL=HL-r-c+1 16-Bit-Subtraktion mit Übertrag s z p c SUB x A=A-x Subtraktion ohne Übertrag s z p c INC x x=x+1 Registerinhalt inkrementieren s z p c INC r r=r+1 16-Bit-Registerinhalt inkrementieren DEC x x=x-1 Registerinhalt dekrementieren s z p c DEC r r=r-1 16-Bit-Registerinhalt dekrementieren Binäre Verknüpfungen AND x A = A AND x UND-Verknüpfung s z p c=0 CPL A = A XOR $FF Komplementbildung s z p c OR x A = A OR x ODER-Verknüpfung s z p c=0 XOR x A = A XOR x Exklusiv-ODER-Verknüpfung s z p c=0 Rotier- und Schiebebefehle RL x rotate left x Bitweise Rotation nach links s z p c RLA rotate left A Bitweise Rotation nach links c RLC x RL without c Bitweise Rotation nach links ohne Übertrag s z p c RLCA RLA without c Bitweise Rotation nach links ohne Übertrag c RLD rotate left decimal (A/HL) Nibble-Rotation nach links s z p RR x rotate right x Bitweise Rotation nach rechts s z p c RRA rotate right A Bitweise Rotation nach rechts c RRC x RR without c Bitweise Rotation nach rechts ohne Übertrag s z p c RRCA RRA without c Bitweise Rotation nach rechts ohne Übertrag c RRD rotate right decimal (A/HL) Nibble-Rotation nach rechts s z p SLA x shift left arith. x Arithmetisches Linksschieben s z p c SRA x shift right arith. x Arithmetisches Rechtsschieben s z p c SRL x shift right log. x Logisches Rechtsschieben s z p c Vergleichsbefehle CP x A=x -> z=1 ; A>x -> s=1 ; A<=x -> s=0 ; A<>x -> z=0 Vergleich A mit x, Ergebnis wird über die Flags angezeigt s z p c CPD Vergleich (HL) mit A, dann HL=HL-1, BC=BC-1; wenn BC=0, dann p=0 s z p c CPDR wie CPD, jedoch wiederholt bis z=1 oder BC=0 s z p c CPI wei CPD, allerdings HL=HL+1 s z p c CPIR wei CPDR, allerdings HL=HL+1 s z p c sonstige Arithmetikbefehle BIT n,x Invertiert Bit n von x und schreibt es ins z-Flag s z p CCF complement carry c-Flag invertieren c=-c SCF set carry c-Flag setzen c=1 SET n,x set bit n of x Bit setzen RES n,x reset bit n of x Bit rücksetzen NEG A = -A A negieren p c DAA falsche BCD-Ziffern korrigieren s z p c 2. Registerbefehle LD-Befehle LD x1,x2 x1 = x2 Register kopieren LD A,I A = I I-Register in Akku kopieren s z p LD A,R A = R R-Register in Akku kopieren s z p LD r,nn r = nn 16-Bit-Regiter mit festem Wert laden LD r,(nn) r = (nn) 16-Bit-Regiter mit Inhalt einer Speicherstelle laden LD I,A I = A Akku ins I-Register kopieren LD R,A R = A Akku ins R-Register kopieren LD SP,r SP = r Stapelzeiger setzen sonstige Registerbefehle EX AF,AF' AF <=> AF' AF und AF' vertauschen EX DE,HL DE <=> HL DE und HL vertauschen EX (SP),HL (SP) <=> HL 16-Bit-Wert vom Stapel mit Inhalt von HL vertauschen EX (SP),IX (SP) <=> IX 16-Bit-Wert vom Stapel mit Inhalt von IX vertauschen EX (SP),IY (SP) <=> IY 16-Bit-Wert vom Stapel mit Inhalt von IY vertauschen EXX BC <=> BC', DE <=> DE', HL <=> HL' Register mit Schattenregistern vertauschen PUSH r Inhalt eines 16-Bit-Registers auf Stapel ablegen POP r Inhalt eines 16-Bit-Registers vom Stapel holen LDD (DE)=(HL), HL=HL-1, DE=DE-1, BC=BC-1; wenn BC=0, dann p=0 Dient in Schleife zum Kopieren eines Speicherbereichs p LDDR (DE)=(HL), HL=HL-1, DE=DE-1, BC=BC-1; wiederholen bis BC=0 Kopieren eines Speicherbereichs p=0 LDI (DE)=(HL), HL=HL+1, DE=DE+1, BC=BC-1; wenn BC=0, dann p=0 Dient in Schleife zum Kopieren eines Speicherbereichs p LDIR (DE)=(HL), HL=HL+1, DE=DE+1, BC=BC-1; wiederholen bis BC=0 Kopieren eines Speicherbereichs p=0 3. Sprungbefehle Unbedingte Sprünge JP nn PC=nn Sprung nach nn JP r PC=r Sprung nach Adresse, die in r abgelegt ist JR nn PC=PC+nn relativer Sprung CALL nn (SP)=PC; PC=nn Unterprogrammaufruf RST nn PC=nn Reset; nn=$00,$08,$10,...,$38 RET PC=(SP) Rückkehr aus Unterprogramm RETI PC=(SP) Rückkehr aus Interrupt RETN PC=(SP) Rückkehr aus nichtmaskierbarem Interrupt Bedingte Sprünge JP bed, nn Sprung nach nn, wenn Bedingung zutrifft. Bedingungen sind: C (c=1), M (s=1), NC (c=0), NZ (z=0), P (s=0), PE (p=1), PO (p=0), Z (z=1) Bedingte Sprünge JR bed, nn relativer Sprung nach nn, wenn Bedingung zutrifft. CALL bed, nn Unterprogrammaufruf, wenn Bedingung zutrifft. RET bed Rückkehr aus Unterprogramm, wenn Bedingung zutrifft. DJNZ nn B = B-1; relativer Sprung nach nn, wenn B = 0. 4. Ein-/Ausgabebefehle Eingabe IN x,(C) Port, dessen Nr. in Register C steht einlesen und nach x schreiben s z p IN A,(nn) Port nn (8 Bit) einlesen und nach A schreiben IND Port C einlesen und nach (HL) schreiben. HL=HL-1; B=B-1 z INDR wie IND, wiederholen bis B=0 z=1 INI Port C einlesen und nach (HL) schreiben. HL=HL+1; B=B-1 z INIR wie INI, wiederholen bis B=0 z=1 Ausgabe OUT (C),x Inhalt von x in den Port, dessen Nr. in Register C steht schreiben OUT (nn),A Inhalt des Akkus in Port nn (8 Bit) schreiben OUTD Inhalt von (HL) nach Port C schreiben. HL=HL-1; B=B-1 s z p OTDR wie OUTD, wiederholen bis B=0 s z=1 p OUTI Inhalt von (HL) nach Port C schreiben. HL=HL+1; B=B-1 s z p OTIR wie OUTI, wiederholen bis B=0 s z=1 p 5. Interruptbefehle DI disable irq Interrupts abschalten EI enable irq Interrupts einschalten HALT warten auf Interrupt IM nn interrupt mode Interrupt-Modus nn wählen: nn=0: Befehl auf Datenbus nn=1: Sprung nach $38 nn=2: Sprung nach Adresse auf Datenbus, High-Byte in I NOP no operation Nullbefehl