前回は、Rabbit4000の、Z80「魔改造」第１バイトのオペコードマップを眺めてみました。しかしZ80にはDD、FDなどの第１バイトによって「拡張」されるオペコードマップも存在します。Rabbit4000の場合、DD,FD系も期待に違わぬ大拡張です。ただしここではZ80の元の命令には手は加えてません。
オペコードマップの凡例
Rabbitシリーズのマニュアルは、販売元のDigi社のページからダウンロードできます。その中の以下マニュアルにオペコードマップが掲載されています。
Rabbit Family of Microprocessor Instruction Reference Manual
しかし、以下、自力でオペコードマップを作製しているのは、Z80をどう改造したのか知りたかった、という点につきます。現状、オペコードマップを作製しながら以下の凡例のように分類しております。オレンジ色系の２つとピンク色分類が、Rabbit4000の「拡張命令」部分であります。
Z80のDD、FDバイトのおさらい
Z80の場合、ファーストバイトの２５６個のオペコードは「使い切っており」いくつかのファーストバイトに続く２バイト目をオペコードとして使って命令数を増やしています（Z80の元になったi8080に対して。）その中で、第１バイト、0xDDおよび0xFDは分かり易い拡張となっています。
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- 0xDDはIXレジスタ用
- 0xFDはIYレジスタ用
i8080では存在せず、Z80で新設されたIX、IYレジスタを使う命令群がDDとFDの実体です。また、新設の仕方もまずまず分かり易いです。
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- 第１バイトのオペコードマップでHLレジスタを使った命令と「同じ場所（エンコード）」にHLの代わりにIXまたはIYを使った命令を置く
- メモリアクセスを伴う命令には、すべて１バイトのディスプレースメントを付与する（第１バイトのHL命令ではディスプレースメント無の単純レジスタ間接）
- ローテイト、ビット操作系についてはさらに第３バイトのオペコードマップを使用
i8080の場合、メモリアクセスというとHLレジスタペアにメモリアドレスを置いて行う方法がメインでした。補助的にBC、DEペアも使えるとは言え制限が多いので、HLは大忙しとなります。また、当時ライバル関係だった「68系一派」からは、80系は「インデックスアドレシングが無い」などとディスられてもいました。それに答えてZ80では、IX,IYという「インデックス・レジスタ」を追加したというわけです。
Rabbit4000のDDオペコードマップ
一度に掲げると見ずらいので、左右２面に分けてます。縦が上位４ビット、横が下位４ビットです。左面での拡張はわずかですが重要なものが含まれています。
Z80ではこのDD面は、IXレジスタに捧げられていましたが、Rabbit4000では、IXだけでなくBCDEレジスタ（32ビット幅）と共用となっています。右面で大量に目にすることになるBCDE操作のうちPUSH/POPがこちらにあります。また、Rabbit4000は物理メモリ空間を拡張しているので、20ビットアドレス空間に直接アクセス可能なLDP命令も置かれています。またZ80では不在であったSPレジスタにディスプレースメントを加えるスタイルのアドレシングも追加されています。
続いて右面です。こちらは３２ビットのBCDEレジスタ関係が大量に定義されています。BCDEレジスタのロード、ストアのために何気にPW, PX, PY, PZなどの３２ビット長のRabbit4000新設インデックスレジスタ群も使われています。これらの命令は論理アドレスでも直接物理アドレスでも動作する「仕様」です。そのマジックが以下に
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- 0xFFFFxxxx は論理アドレスxxxxと解釈
- 0x00yyyyyy は２０ビットまたは２４ビットの物理アドレスと解釈
この辺も「アクセスできればOK」的なRabbit的割り切りかと思います。
またよくみるとこの面にIYレジスタをアドレシングに使う命令が紛れこんでいます。これは記載誤りではなく、BCDEレジスタ操作にIYと使う場合はDD面ということだと思います。
また、CALL (IX)とか、BOOL IXとか、Z80になかったIXレジスタ関連の操作も強化されとります。
第２オペコードバイト 0xCBにつづく部分には、IXレジスタを使用するローテイト、シフト系およびビット操作系の命令が置かれています。この部分についてはZ80と完全コンパチです。なお、ここは第３バイトがディスプレースメント固定で、第４バイトに第３オペコードが来るというちょっと変わった（しかしZ80的にはディスプレースメントは常に第３バイトにあるのだ、という原則を堅持）エンコードになっています。
Rabbit4000のFDオペコードマップ
基本の考え方はDDと一緒ですが、レジスタが異なります。
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- １６ビットインデックスレジスタは IY（DD面ではIX）
- ３２ビットレジスタはJKHL（DD面ではBCDE）
JKHLのJKは、Z80のBCDEHLのレジスタに加えてRabbitで追加されたレジスタです。
まずは左面
続いて右面
さらに FD-CB面
ついでに第１オペコードCB面
先にDD-CB面、FD-CB面を掲げてみましたが、ファーストバイトのCBこそ、本家的な立ち位置？にあります。BCDEHLそして(HL)とAを対象にしたローテイトシフト系、そしてビット操作系の命令がここに格納されています。この面はZ80完全互換です。
なおメモリアクセス(HL)がここに入っていますが、古のi8080では、(HL)はMと呼ばれて実体はメモリなのに「レジスタ扱い」する習慣でした。８ビットレジスタはBCDEHLMAという順番であったと。
これでオペコードマップ終わりかというとまだ手ごわいのが２面あるのです。もう１回だな。うさちゃん、命令拡張しすぎ。