Управляющие команды

"Управляющие команды" - это условное название большого количества контрольных линий, которые идут с верхней части процессора в нижнюю и управляют контекстом (регистрами, шинами и АЛУ). Ещё иногда я называю их "драйверами" (drivers).

Вот часть схемы процессора с несколькими контрольными линиями:

Каждая контрольная линия обычно содержит выходную защелку и иногда специальный транзистор-"отсекатель", который отключает линию в определенный полутакт (обычно часть линий отключается во время PHI2).

Большинство линий имеют названия вида A/B, это значит что линия "соединяет" A с B. Например SB/X означает что значение с внутренней шины SB помещается на регистр X.

Большинство команд идут в нижнюю часть процессора, но команды управления флагами не выходят за пределы рандомной логики, так как флаги располагаются в верхней части.

• Команды управления регистрами
• Y/SB: Y ⇒ SB
• SB/Y: SB ⇒ Y
• X/SB: X ⇒ SB
• SB/X: SB ⇒ X
• S/ADL: S ⇒ ADL
• S/SB: S ⇒ SB
• SB/S: SB ⇒ S
• S/S: Команда S/S активна, если неактивна команда SB/S. Эта команда просто "рефрешит" текущее состояние регистра S.
• Команды управления АЛУ
• 
• Команды управления счетчиком инструкций (PC)
• 1/PC: сделать инкремент program counter
• ADH/PCH: ADH ⇒ PCH
• PCH/PCH: Если не выполняется ADH/PCH, то выполняется эта команда (рефрешить PCH)
• PCH/ADH: PCH ⇒ ADH
• PCH/DB: PCH ⇒ DB
• ADL/PCL: ADL ⇒ PCL
• PCL/PCL: Если не выполняется ADL/PCL, то выполняется эта команда (рефрешить PCL)
• PCL/ADL: PCL ⇒ ADL
• PCL/DB: PCL ⇒ DB
• Команды управления шинами
• ADH/ABH: ADH ⇒ ABH
• ADL/ABL: ADL ⇒ ABL
• 0/ADL0, 0/ADL1, 0/ADL2: используется для установки вектора прерываний, путем управления младшими 3 разрядами шины ADL. Например 0/ADL0 означает что 0-й разряд шины ADL устанавливается в 0. Значение с адресных регистров выводится на внешнюю шину адреса.
• 0/ADH0, 0/ADH17: сбросить часть разрядов шины ADH
• SB/DB: SB ⇔ DB, соединить две шины
• SB/ADH: SB ⇔ ADH
• Команды управление data latch
• 
• Команды управления регистром флагов
• DB/P: load I, D, Z flags from internal data bus
• IR5/I: used to handle SEI/CLI instructions
• IR5/C: used to handle SEC/CLC instructions
• DB/C: load C flag, from internal data bus
• ACR/C: put ALU carry out to C flag
• IR5/D: used to handle SED/CLD instructions
• DBZ/Z: put ALU zero result to Z flag
• 1/V: forced whenever input pad SO is set
• 0/V: used to handle CLV instruction
• DB/V: load V flag, from internal data bus
• AVR/V: put ALU overflow out to V flag
• DB/N: load N flag, from internal data bus
• P/DB: enables tri-state buffer, to connect flags output with internal data bus.

Часть команд принудительно устанавливается в 0 (отключается) во время PHI2. Связано это с тем, что внутренние шины подзаряжаются во время PHI2, а регистры в это время обычно "рефрешатся". Ниже приведена таблица, галочкой помечаются команды который могут быть активны в указанный полутакт, а прочерком - когда команды принудительно отключаются.

Конфликтные состояние возникают когда несколько внутренних схем одновременно пихают свои значения на одну и ту же шину.

Например, при одновременном выполнении команд X/SB и Y/SB оба регистра будут помещены на шину SB и при этом возникает так называемый конфликт шины.

Конфликт шины разруливается по простому правилу - "побеждает земля". То есть те разряды, которые равны 0 перебивают все единичные разряды.

Например, если значение X = 0x33 (00110011), а значение Y = 0x12 (00010010), то в результате одновременного выполнения команд X/SB и Y/SB значение шины будет равно 0x12 (00010010).

При обработке команд выгрузки значений на шины нужно делать не обычное присваивание типа SB = X, а применять следующий трюк :

SB = 0xFF;     // bus precharged (not connected)
if (X/SB) SB &= X;
if (Y/SB) SB &= Y;

В результате чего единичные разряды шины разрядятся и возможные конфликты шины будут устранены.

Теоретически в процессоре 6502 могут быть установлены одновременно команда выдачи регистра на шину и команда загрузки того же самого регистра из шины (например X/SB и SB/X).

Поэтому возникает резонный вопрос : что делать вначале - помещать регистр на шину (X/SB) или загружать его (SB/X) ?

В данном случае транзисторы-ключи X/SB и SB/X будут открыты и получается что значение триггера просто "рефрешится" через шину.

По договоренности при симуляции триггеров значение с них вначале выдается потребителям, а потом загружается новое значение.

Поэтому команды выгрузки регистра на шину нужно делать перед командами загрузки новых значений.

Аналогичная ситуация может произойти например при выполнении инструкции TXS (поместить значение регистра X на регистр S). В этом случае рандомная логика выдаст две команды : X/SB и SB/S. При этом X/SB должна выполниться раньше SB/S, чтобы значение регистра X попало на шину SB, а с неё на регистр S.