Zilog Z80操作码实现

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Zilog Z80操作码实现

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我目前正在开发一款好玩的GameBoy模拟器，但是我在理解一些基本操作码的实现方式时遇到了一些问题。

目前我正在实现AND操作；前几个（0xA0-> 0xA3; 0xA6＆0xA7）都很简单，但对于寄存器H，L的AND操作有点不同。

您可以通过以下链接下载z80文档： um0080.pdf（第172页）

这里有一些示例以说明我的意思（使用伪代码），基本上我所做的就是：

AND A，H（请注意位移）

(read HL register; >> 8) save in cache C
R->C = R->HL >> 8;

perform AND operation with cache
AND_H(R->C);
R->A &= R->C;

AND A,L (note the bit-masking)

AND A,L（请注意位屏蔽）

(read HL register; &0xFF) save in cache C
R->C = R->HL &0xFF;

我了解所有的位运算，知道它们的作用，但似乎我无法弄清楚为什么需要这样做。我有一些理论（如果我错了，请纠正我 :-)）：

我已经了解到，寄存器H和L基本上是寄存器HL，它是一个16位寄存器。由于CPU/总线只能处理8位操作，因此需要分割它；或者更合适的建议是：由于它只是一个寄存器，H和L的值在寄存器中被掩码，它们只需要被分开（较高的/低的四位？）。

如果有人可以让我更清楚地了解这一点，我将非常感激，因为我只想拥有更多的背景知识（关于所有这些东西内部如何工作），所以我知道我在做什么非常重要。

- Sepultura

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不需要那样做。显然，如果你要把HL放在一起，当你使用其中的一半时，你必须将其“分开”。另一个选择是将H和L分开，并在需要HL时将它们组合在一起。 - harold

我觉得你对事情的理解相当不错。 - Michael Burr

你有没有检查过现有的Z80模拟器源代码？ - David Pointer

@harold：是的，我已经想到了，它只取决于你如何实现它；因为它全部都是虚拟的，你可以随心所欲地做任何事情，只要输出（类似黑盒）是合法的即可。 - Sepultura

@michael：呵呵，谢谢；这给了我一些希望 - 仍在努力学习。 - Sepultura

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顺便说一下，Zilog Z80手册是一份不错的文档，去年夏天我在调试ADA MP-1吉他前置放大器（1987年版）时使用它作为参考。 :) - Kaz

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Tommy · Accepted Answer

正如评论所指出的那样，你找到的实现将H和L寄存器作为16位实体HL一起存储，然后通过向右移位并屏蔽来将其分解为H和L，这纯粹是一种特定于实现的方法。

原始的z80有一个4位ALU（请参见this transcript of a Computer History Museum panel第9页底部开始的Shima的评论），因此它实际上会(i)与L的低四位和累加器进行AND运算；然后(ii)与L的高四位和累加器进行AND运算。但是，它将其寄存器公开为离散的8位实体，因此内部实现完全隐藏。

HL被称为寄存器对，因为它是两个寄存器一起组成的16位数量。在忽略阴影和索引寄存器的情况下，原始的z80实际上有三个这样的寄存器对——HL、BC和DE。BC和DE在Gameboy的CPU中作为间接加载的备用对（例如，操作码0x1a——LD A，（BC））和16位算术的备用对（例如，0x09 ADD HL，BC），并在z80上有其他一些用途。

SP和PC通常被视为不可分割的16位寄存器（当然，你可以通过将它们存储到内存中并逐个读取字节来分割它们），AF用于推入和弹出，但F是一个特殊情况，因此AF作为16位整数通常不是特别有用。

简而言之，你不需要理解操作码如何被实现，只需要了解它们是如何被特定作者实现的。