Потактовый клон i8080 на FPGA/CPLD

[HardWareMan]

Прогресс 3го листа:

Очень интересная и логичная затея: ВМ80 формирует свое слово состояния, запоминая его в отдельном регистре на весь машинный цикл, а затем использует его биты для управления внутренней логикой. Т.е., само по себе слово состояния всегда есть в любом процессоре, просто здесь его выводят наружу чтобы не требовалось угадывать мысли процессора.
Так же обнаружил мультиплексор бит 0-2/3-5, которые участвуют не только в выборе номера регистра, но еще и номера регистровой пары. Кстати, в самом мультиплексоре стоит отдельный 3NOR, который активирует аккумулятор (код 111 = 7).

- - - Добавлено - - -

Очень интересно обрабатываются флаги. Берется сигнал с вышеупомянутого мультиплексора 0-2/3-5 бит 0/3 и ANDится с ORом бита внутренней шины данных и комбинации выходов мультиплексора. В результате получаем сигнал JMPTAKE, который переключает процессор на переход. Кусочек эквивалентной схемы:

И мультиплексор:

Что тут забавного:
1. Бит флага привязан к комбинации битов 1/4 и 2/5 опкода. Если посмотреть на табличку, то биты 4 и 5 выбирают флаг, а бит 3 установку или сброс. В обоих случаях это один и тот же выбор мультиплексора: ((T4 == 0) | (ID_MOV == 0)) & (ID_O P == 0)
2. Внутренняя шина данных используется не только для передачи данных, но и при анализе флагов. Я еще не добрался до АЛУ, но я думаю здесь тот же механизм что и выставление флагов в команде PUSH PSW.
3. Сигнал T4F1 формируется на листе с АЛУ и является сигналом T4, засинхронизированным к F1. Вообще, чем больше я анализирую схему тем сильнее убеждаюсь, что именно F1 является основной тактовой последовательностью. А F2 используется в основном для внешней синхронизации. Теоретически, можно попробовать запустить процессор (виртуальный, конечно) только на F1, подогнав все схемы, использующие F2, например, под инверсию F1.

[Advertiser]

[Vslav]

2. Внутренняя шина данных используется не только для передачи данных, но и при анализе флагов. Я еще не добрался до АЛУ, но я думаю здесь тот же механизм что и выставление флагов в команде PUSH PSW.

АЛУ свои флаги на шину не выдает, только в зашелки флагов. В модели, кстати, трансляция флагов на шину выброшена (кроме случая push PSW), наружу они не выходят, используются внутри только схемой переходов по флагам, это упростило мультиплексор шины и заметно итоговую частоту подняло. Думаю, проводнички сэкономили, или была какая-то задумка еще у интеловцев с флагами на шине, так оно и осталось.

[HardWareMan]

АЛУ свои флаги на шину не выдает, только в зашелки флагов. В модели, кстати, трансляция флагов на шину выброшена (кроме случая push PSW), наружу они не выходят, используются внутри только схемой переходов по флагам, это упростило мультиплексор шины и заметно итоговую частоту подняло. Думаю, проводнички сэкономили, или была какая-то задумка еще у интеловцев с флагами на шине, так оно и осталось.

Я понимаю, что итоговая симуляционная модель может иметь значительные упрощения и оптимизации, но мы сейчас говорим за конкретную транзисторную схему. И я вижу, что биты опкода ANDятся с битами шины, между прочим разряды которой соответствуют флагам. Дойду до АЛУ там и пойму что и как.

PS Для тех кто не понял всю красоту формирования JMPTAKE: OR результат бита с его позицией (позиция - комбинация битов 4 и 5 в опкоде) ANDится с битом 3 опкода. Причем, OR результат с прямым битом 3, а NOR результат с инверсным битом 3. На выходе по OR получаем результат. Таким образом, мы в одной маленькой схемке обрабатываем одновременно сброс флага в CNx/JNx и установку флага в Cx/Jx. Очень красиво, я считаю.

- - - Добавлено - - -

Последний кусочек листа №3: триггер-перекидушка, который перекинется только если в такте T2 будет замечена команда ID_XCHG. При этом это возможно только если F2 будет =1 (F2MX это инверсия F2):

Я сначала стормозил: почему он всегда перекидывается и не предустанавливается. Но потом понял, что он на выходе просто переключает роутинг управления регистрами DE и HL, и в сущности не важно кто из них кто. Таким образом работает однотактовый своп HL и DE. Уверен, что подобный трюк использован и в Z80 с регистровыми банками (команды EXX и EX AF,AF'). Так что третий лист закончен и прогресс следующий:

Что делать следующим: АЛУ или регистровый файл с 16ти битным INC/DEC?

[Vslav]

Что делать следующим: АЛУ или регистровый файл с 16ти битным INC/DEC?

А там без разницы. Это старый психологический прием (иногда говорят что это английская поговорка), "как съесть слона, если он такой большой?" называется. "Отрезать по кусочку каждый день и съедать, когда-нибудь слон кончитcя". Психологи называют это "декомпозиция сложной задачи", о как.