このコーナーでは、パソコンの基本的な動作原理について勉強してみましょう。
１.パソコンのしくみ
パソコンを理解するには、８bitマイコンを勉強すると理解し易くなります。
ここでは、８bitマイコンを例にしてパソコンのしくみを考えてみましょう。
まず、パソコンがいかに処理しているかを考えて見ましょう。よく言われる事に
０と１があります。電気のスイッチをＯＮした場合（電圧が掛かった状態）とＯＦＦ
（電圧が切れた状態）した場合の２個のパターンしかありません。これを幾つも
組み合わせてパソコンの言葉にして使います。例えば０００１とか１０１０とか
表現します。私達が普通よく使う１０進法や１２進法や６０進法に対して、２進法
と呼ばれます。しかしこの表現方法は、０と１だけで判り辛いですね。
そこで４桁の２進数が０から１６まで表現出来る事から、１６進数と言う表現方法
が使われており、パソコンの世界では必需品ですので覚えておきましょう。
これは、０，１，２，３，４，５，６，７，８，９，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆと数えます。
Ｆの上は位が一つ上がり１０，１１，１２，１３・・・と言う具合に数えます。
８bitマイコンは、８桁の２進数を一つの言葉の如く処理する事により計算をします。
例えば００００００００とか１１１１１１１１とかこれを先程の１６進数で表現すると、
００やＦＦとなり、これをマイコンの言語いわゆる機械語と称しています。
最近ではマイコンの処理能力を上げる為、１６bitから３２bitや６４bitのマイコンに
世代交替しています。
例えば６４bitのマイコンでは、６４桁の２進数（１６進数では、１６桁）
を一つの言葉として扱っている訳です。
８bitマイコンに話を戻すと、８桁の２進数これだけでは単に０〜１２８迄の数字を
表現出来るだけですね。これではパソコンと言えど何も出来ません。
パソコンは、この数字を、一つの命令としたり、メモリーの情報を読み出す番地
としたり、モニター画面に表示する為のキャラクター番号としたり、単に数字として
計算をさせたりして、複合的に活用する事により高度な処理を可能にしています。
この８bitの信号をどの様に活用し処理するかを決めているのが
フラッグと言う信号です。フラッグには、Ｚ，Ｃ，Ｐ，Ｓ，ＣＹ4，ＳＵＢの６個があり、
これにより処理が正しく実行されます。
［ＣＰＵの構成］
２.ＣＰＵの構造と動作
ここで、この８bitマイコンで使われているＣＰＵの構造を簡単に説明します。
ＣＰＵは、ＬＳＩ（集積回路）の一種ですが、メモリ等に使われるＬＳＩに比べると回路が
遥かに複雑です。数多くのトランジスタを組合せて機能させており、その基本は、
フリップフロップと言う考え方が基本となっています。
フリップフロップと言うのは、簡単に言えば「２進数のそろばん」と思えば判り易いと思います。
そろばんでは、先ず始めに「ねがいましては」と、そろばん玉をＲＥＳＥＴしますね。
そして、１円な〜り、２円な〜りと言って計算を進めます。そろばん玉は、各列１個づつです
から１円の場合は、1桁目のそろばん玉を上げます。（０００００００１）
これに２円を足すには、もう一つ上の位のそろばん玉を上げてやれば
良いわけです。（００００００１１）
足し算、引き算、掛算、割算ともに一つ玉そろばんをイメージしてみて下さい。
次に、ＣＰＵの内部の構成を説明します。
主なものとしては、ＡＬＵ（演算ユニット）、アキュームレータ（Ａレジスタ）、
レジスタＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｈ，Ｌ、ＳＰ（スタックポインタ）、ＰＣ（プログラムカウンタ）及び、
６個のフラッグから成り立っています。特にＡＬＵは、ＣＰＵの心臓部です。
［8080A ＣＰＵのブロックダイヤグラム］
３.ＡＬＵで何をするの？
ＡＬＵを簡単に考えるなら、電卓が入っていると思って下さい。
基本的には、電卓と同じ様な役目をしています。電卓では、加減乗除のキーが
ありますがＣＰＵでは、フラッグがその代わりをしてくれます。
又、数字のキー入力の代わりに、データバスを行き来する８bitのデータがその代わり
となります。システム全体の動作を同期させタイミングを取るために外部クロック信号
（圧電クリスタルの発振信号）を利用しています。Ｚ−８０のＣＰＵでは、２ＭＨｚのクロック
で動作する設計となっています。後継のＺ−８０Ａでは、４ＭＨｚで動作可能です。
このタイミングに合わせてデータバス上をデータが移動すると共に、フラッグが
立てられ指示された処理が進みます。
［ＣＰＵの配線］
４.ＣＰＵの言葉とは
ところで、マイコンが処理し理解出来るのは８bitの０と１ですが、これを１６進数で
表してみても数字の羅列となり到底人間が理解出来る代物では有りません。
そこで人間が理解出来るように機械語との翻訳が必要となります。
それにはニーモニックと言う言葉を使います。例えば、１６進数で「７８」と言うのは、
ニーモニックでは、「MOV A,B」 と表現します。この命令は、Ｂレジスタの８bitデータを
Ａレジスタ（アキュームレータ）に転送しなさいと言う命令です。
注）転送元と転送先は、Dosとは逆表現となります。
「Ａ６」と言う１６進数は、ニーモニックでは、「ANA,M」と表現し、Ａレジスタ（アキュームレータ）
とＭ（メモリー）との論理積（AND）をすると言うものです。
命令語には、１バイト（８bit）命令、２バイト命令、３バイト命令と大きく分けて３つの種類の
命令があり、３バイト命令は８bitのメモリー番地を３個必要とします。
下図に命令一覧表を添付します。これらの命令を組合せてプログラムを作ります。
