Z80-CPU - FLAG-Dokumentation

Letztmalig dran rumgefummelt: 05.07.20 18:51:06

Und hier nun die knallharten Programmierwerkzeuge, ohne die kein sinnvolles Programmieren möglich ist. Das FLAG-Register und seine Wirkungen auf Befehle ist entscheidend für den Programm Ablauf. Nur mit seiner Hilfe ist es möglich, logische und numerische Operationen auszuwerten. Punkt 0 hilft schon für 96 % aller Fälle, welche beim Programmieren in Assembler so anfallen.

  0. Allgemeine FLAG-Wirkung
  1. 8-Bit-Ladebefehle
  2. 16-Bit-Ladebefehle
  3. PUSH- und POP-Befehle
  4. Austauschbefehle
  5. Blocktransferbefehle
  6. Comparebefehle
  7. 8-Bit Arithmetik und Logik
  8. Allgemeine Arithmetik und Z80-Steuerung
  9. 16-Bit-Arithmeitk

Symbol	Bedeutung
C	Übertrageflag. C = 1, wenn die Operation einen Übertrag vom MSB des Operanden oder des Ergebnisses erzeugt.
Z	Null-Flag. Z = 1, wenn das Ergebnis der Operation Null ist
S	Vorzeichen-Flag. S = 1, wenn das MSB des Ergebnissee eins ist
P/V	Paritäts- oder Überlauf-Flag. Parität (P) und Überlauf (V) benutzen des gleiche -Flag. Logische Operationen beeinflussen das Flag entsprechend der Parität des Ergebnisses, arithmetische Operationen stellen dieses Flag entsprechend dem Überlauf des Ergebnisses. P/V = 1, wenn des Ergebnis paarig ist, P/V = 0,wenn das Ergebnis unpaarig ist. P/V = 1, wenn das Ergebnis einen Überlauf enthält.
H	Halbbyte-Übertragsflag. H = 1, wenn Addition oder Subtraktion einen Übertrag innerhalb von 4 Akkumulatorbits erzeugen.
N	Additions-/Subtraktionsflag. N = 1, wenn vorangegangene Operation eine Subtraktion war. H- und N-Flags werden für die Dezimalkorrektur (DAA) benutzt, um das Ergebnis einer Addition oder Subtraktion von gepackten BCD-Zahlen in das Format gepackter BCD-Zahlen zu wandeln.
	Flag wird entsprechend dem Ergebnis der Operation gestellt
·	Flag wird durch die Operation nicht beeinflusst
0	Flag wird durch die Operation gelöscht
1	Flag wird durch die Operation gesetzt
X	Flag unbestimmt
V	P/V-Flog entspricht dem Ergebnis-Überlauf der Operation
P	P/V-Flag entspricht der Parität des Ergebnisses der Operation
r	eines der Z-80D - Register A,B,C,D,E,H,L
a	ein 8-Hit-Speicherplatz, der durch eine der für den jeweiligen Befehl zulässigen Adressierungsarten definiert ist.
dd	ein 16-Bit-Speicherplatz, der durch eine der für diesen Befehl zulässigen Adressierungsarten definiert ist.
ii	eines der zwei Indexregister IX oder IY
R	Auffrischzähler
n	8-Bit im Bereich 0 - 255
nn	16-Bit im Bereich 0 - 65535
A	P/V-Plag ist 0, wenn das Ergebnis von BC-1 = 0, sonst F/V = 1
B	Z-Flag ist 1, wenn A = M, sonst Z = 0
IFF1	Interrupt-Annehme-Flip-Flop
IFF2	Interrupt-Zwischenspeicher-Flip-Plop
e	stellt die Abstandsangabe in der relativen Adressierungsart dar, bezogen auf das 1. Byte des Sprungbefehls, e ist ein Zweierkomplement mit Vorzeichen im Bereich -126 bis +129
e-2	ergibt im Operationscode die tatsächliche Adresse PC+e, da der Befehlszähler vor der Addition von e um 2 erhöht worden ist.
s_b	bezeichnet das Bit b (0...7) des Speicherplatzes s
e	falls B-1 = 0, wird Z = 1 gesetzt, sonst Z = 0
NC	Not Connected - Bit nicht ausgewertet

Quelle: LC-80 Handbuch S. 166

0. Allgemeine FLAG-Wirkung

Aufbau des FLAG-Registers Bits mit X haben keine oder umstrittene Wirkung

Befehl

FLAG

P/V

Bemerkungen

ADD s, ADC s

8-Bit-Addition oder Addition mit Übertrag

SUB s, SBC s, CMP s, NEG

8-Bit-Subtraktion, Subtraktion mit Übertrag, Vergleich und Negation des Akkumulators

AND s

Logisches AND - Register mit Akkumulator

OR s, XOR s

Logisches OR bzw. XOR - Register mit Akkumulator

INC s

Register - Erhöhung

DEC s

Register - Erniedrigung

ADD HL,dd

16-Bit-Addition

ADC HL,dd

16-Bit-Addition mit Übertrag

SBC HL,dd

16-Bit-Subtrakion mit Übertrag

RLA, RLCA, RRA, RRCA

zyklische Verschiebung - Akkumulator

RL s, RLC s, RR s, RRCs

zyklische Verschiebung - Speicherplatz s

SLA s, SRA s, SRL s

Verschiebung - Speicherplatz s

RLD, RRD

zyklische Verschiebung - Zahl links und rechts

DDA

Dezimalkorrektur des Akkumulators

CPL

Komplement des Akkumulators

SCF

Setzen des Übertrages

CCF

Komplement des Übertrages

IN r, INF

Einlesen der Peripherie mit indirekter Registeradresse

INI, IND, OUTI, OUTD

Block Ein- und Ausgabe, Z =0 wenn B <>0, sonst Z = 1

INIR, INRD, OTIR, OTDR

wiederholte Block Ein- und Ausgabe, Z =0 wenn B <>0, sonst Z = 1

LDI, LDD

Blocktransferbefehle

LDIR, LDDR

P/V =1 wenn BC <> 0, sonst P/V = 0

CPI, CPIR, CPD, CPDR

Block-Suchbefehle, Z = 1 wenn A = (HL), sonst Z =0; P/V = 1 wenn BC <> 0, sonst P/V = 0

LD A, I, LD A,R

IFF2

Inhalt des Interrptannahme-FF 2 (IFF2) ins P/V-Flag übernommen

Bit b,s

Zustand des Bits b im Speicherplatz s ins Z-Flag überführt

Quelle: LC-80 Handbuch S. 167

1. 8-Bit-Ladebefehle

8 Bit Ladebefehle schreiben definierte Werte in eine 8-Bit-Ergebniszelle. Dies kann ein Register oder aber auch eine Speicherzelle der Breite von 8 Bit sein. Flags werden bis auf die Ausnahmen des des Interrupt-FlipFlops bei Ladebefehlen mit den Registern R bzw. I nicht gesetzt.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

8-Bit-Ladebefehle

LD r₁,r₂

r₁r₂

r₁

r₂

r₁,r₂	Register
000	B
001	C
010	D
011	E
100	H
101	L
111	A

LD r

110

LD r,(M)

110

LD r,(IX+d)

r(IX+d)

11	011	101
01	r	110
-	d	-

LD r,(IY+d)

r(IY+d)

11	111	101
01	r	110
-	d	-

LD (M),r

(M)n

00	110	110
-	n	-

LD (IX+d),n

(IX+d)n

11	011	101
00	110	110
-	d	-
-	n	-

LD (IY+d),n

(IY+d)n

11	111	101
00	110	110
-	d	-
-	n	-

LD A,(BC)

A(BC)

001

010

LD A,(DE)

A(DE)

011

010

LD A,(nn)

A(nn)

00	111	010
-	n	-
-	n	-

LD (BC),A

(BC)A

000

010

LD (DE),A

(DE)A

010

LD (nn),A

(nn)A

00	110	010
-	n	-
-	n	-

LD A,I

IFF

11	101	101
01	010	111

LD A,R

IFF

11	101	101
01	011	111

LD I,A

11	101	101
01	000	111

LD R,A

11	101	101
01	001	111

2. 16-Bit-Ladebefehle

16 Bit Ladebefehle schreiben definierte Werte in eine 16-Bit-Ergebniszelle. Dies kann ein Register paar oder aber auch zwei aufeinanderfolgende Speicherzellen der Breite von 8 Bit sein. Flags werden hierbei grundsätzlich nicht gesetzt.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

16-Bit-Ladebefehle

LD dd,nn

ddnn

00	dd	001
-	n	-
-	n	-

dd	Paar
00	BC
01	DE
10	HL
11	SP

LD IX,nn

IXnn

11	011	101

LD IY,nn

IYnn

11	111	101
00	100	001
-	n	-
-	n	-

LD HL,(nn)

H(nn+1)
L(nn)

11	011	101
01	r	110
-	d	-

LD dd,(nn)

dd_H(nn+1)
ddL(nn)

11	101	101
01	dd1	011
-	n	-
-	n	-

LD IX,(nn)

IX_H(nn+1)
IX_L(nn)

11	011	101
00	101	01
-	n	-
-	n	-

LD IY,(nn)

IY_H(nn+1)
IY_L(nn)

11	111	101
00	101	010
-	n	-
-	n	-

LD (nn),HL

(nn+1)H
(nn)L

00	100	010
-	n	-
-	n	-

LD (nn),dd

(nn+1)dd_H(nn)dd_H

11	101	101
01	dd0	011
-	n	-
-	n	-

dd ist eines der Registerpaare BC, DE, HL, SP

LD (nn),IX

(nn+1)IX_H(nn)IX_L

11	011	101
00	100	010
-	n	-
-	n	-

LD (nn),IY

(nn+1)IY_H(nn)IY_L

11	111	101
00	10	010
-	n	-
-	n	-

LD SP,HL

SPHL

111

001

LD SP,IX

SPIX

11	011	101
11	111	001

LD SP,IY

SPIY

11	111	101
11	111	001

3. PUSH- und POP-Befehle

Registerrettungs- sowie Wiederherstellungsbefehle sind die Mutter aller Unterprogrammtechnik, aber auch die Grundlage jeglicher Interruptservice-Routine. Wann immer die Anzahl der verfügbaren Register zu klein ist (und sie ist immer zu klein), helfen uns diese Befehle, den Vorrat an Registern ins faktisch Unendliche zu erhöhen, wenn denn der RAM-Bereich unendlich wäre ;-)

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

PUSH- und POP Operationen

PUSH qq

(SP-2)qq_L(SP-1)qq_HSPSP-2

qq0

101

qq	*Paar*
00	BC
01	DE
10	HL
11	AF

PUSH IX

(SP-2)IX_L(SP-1)IX_HSPSP-2

11	011	101
11	110	101

qq ist eines der Registerpaare AF, BC, DE, HL

PUSH IY

(SP-2)IY_L(SP-1)IY_HSPSP-2

11	111	101
11	100	101

(Paar) H bzw. (Paar)L bezieht sich auf dei oberen bzw. unteren 8 Bit des entsprechenden Registerpaares, d.h. BC_L = C, AF_H = A

POP qq

qq_H(SP+1)qq_L(SP)SPSP+2

qq0

001

POP IX

IX_H(SP+1)IX_L(SP)SPSP+2

11	011	101
11	100	001

POP IY

IY_H(SP+1)IY_L(SP)SPSP+2

11	111	101
11	100	001

4. Austauschbefehle

Austauschoperationen sind die kleinen Geschwister der Stapeloperationen. Unter Anwendung des Alternativregistersatzes sind sie einfach schneller als alle alternativen Zugriffe. Allerdings wird vorausgesetzt, dass nur eine kleine Anzahl freier Register für die jeweils aktuelle Operation benötigt wird.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

Exchange-Befehle - Registeraustausch

EX DE,HL

DEHL

101

011

Vertauschung des Registersatzes DE mit HL

EXAF

AFAF'

001

000

Vertauschung der Registers A und F mit den entsprechenden Registern Alternativregistersatz

EXX

BCBC'DEDE'HLHL'

111

101

Vertauschung des Registersatzes mit dem Alternativregistersatz

EX (SP),HL

H(SP+1)
L(SP)

100

011

EX (SP),IX

IX_H(SP+1)
IX_L(SP)

11	011	101
11	100	011

EX (SP),IY

IY_H(SP+1)
IY_L(SP)

11	111	101
11	100	011

5. Blocktransferbefehle

Mit dieser Gruppe laden wir Speicherbereiche mit vordefinierten Werten - vor allem dann, wenn eine größere Menge von Daten zu verschieben ist (z. B. beim Laden von Urladersystemen). Bei extrem großen Datenmengen (wie zum Beispiel beim Einlesen von Dateien mit externen Datenträgern als Quelle) erledigen so etwas heute DMA-Controller, da solche Prozesse auf heutigen Computern in Masse ablaufen.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

Blocktransfer

LDI

(DE)(HL)DEDE+1
HLHL+1
BCBC-1

·	X		X	0	0
		A

11	101	101
10	100	000

LDIR

(DE)(HL)DEDE+1
HLHL+1
BCBC-1
Wiederholung bis BC=0

11	011	101
10	110	000

2
2

5
4

21
16

wenn BC≠0
wenn BC=0

LDD

(DE)(HL)DEDE-1
HLHL-1
BCBC-1

·	X		X	0	0
		A

11	101	101
10	101	000

LDDR

(DE)(HL)DEDE-1
HLHL-1
BCBC-1
Wiederholung bis BC=0

11	101	101
11	111	000

2
2

5
4

21
16

wenn BC≠0
wenn BC=0

6. Compare- oder Such- und Vergleichsbefehle

Mit dieser Gruppe von Befehlen vergleichen wir Speicherplätze oder Speicherbereiche mit vordefinierten Werten. Auch vor allem dann, wenn eine größere Menge von Daten zu vergleichen sind. Beispielsweise das Decodieren von Tastaturtabellen aus einzelnen Peripheriebausteinen kann mit ihrer Hilfe schnell und zweckmäßig erledigt werden.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

Blocktransfer

CPI

A(HL)
HLHL+1
BCBC-1

·			X	1	X
	B	A

11	101	101
10	100	001

Vergleich

CPIR

A(HL)
HLHL+1
BCBC-1
Wiederholung bis BC=0
oder A=(HL)

11	101	101
10	110	001

2
2

5
4

21
16

wenn BC≠0
wenn BC=0

CPD

A(HL)HLHL-1
BCBC-1

·			X	1	X
	B	A

11	101	101
10	101	001

CPDR

A(HL)HLHL-1
BCBC-1
Wiederholung bis BC=0
oder A = (HL)

11	101	101
11	111	000

2
2

5
4

21
16

wenn BC≠0
wenn BC=0

7. 8-Bit Arithmetik und Logikbefehle

Ziel aller hier aufgeführten Operationen ist das Akkumulator-Register oder das Registerpaar HL bzw. eines der Indexregister. Meist ist es auch Quelle für einen der Operanden. Flags werden hier entsprechend dem Ergebnis der Operation sowie ihrer Funktion folgend gestellt.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

8-Bit Arithmetik

ADD r

AA+r

000

r	Register
000	B
001	C
010	D
011	E
100	H
101	L
111	A

ADD n

AA+n

11	000	110
-	n	-

ADD (HL)

AA+(HL)

000

110

ADD (IX+d)

AA+(IX+d)

11	011	101
10	000	110
-	d	-

ADD (IY+d)

AA+(IY+d)

11	111	101
10	000	110
-	d	-

ADC s

AA+s+CY

001

s ist eines der r, n, (HL), (IX+d), (IY+d) wie beim ADD-Befehl

SUB s

AA-s

010

SBC s

AA-s-CY

011

Logik

AND s

AA-s

100

OR s

AA-s

110

XOR s

AA-s

101

CMP s

A - s

111

INC r

rr+1

100

INC (HL)

(HL)(HL)+1

110

100

INC (IX+d)

(IX+d)(IX+d)+1

11	011	101
00	110	100
-	d	-

INC (IY+d)

(IY+d)(IY+d)+1

11	111	101
00	110	100
-	d	-

DEC f

ff-1

101

f ist eines der r, n, (HL), (IX+d), (IY+d) wie bei INC 100 durch 101 im OP-Code ersetzen

8. Allgemeine Arithmetik und Steuerbefehle

Ziel der hier aufgeführten Operationen ist das Akkumulator-Register und/oder das CARRY-Flag. Es auch Quelle und Ziel für für die Operation. Flags werden hier entsprechend dem Ergebnis der Operation sowie ihrer Funktion folgend gestellt.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

Allgemeine Arithmetikbefehle

DAA

Wandelt Akkumulator Inhalt in gepacktes BCD-Format nach Addition oder Subtraktion von gepackten BCD-Zahlen

100

111

Dezimalkorrektur des Akkumulators

CPL

101

111

Einerkomplement des Akkumulators

NEG

AA+1

000

110

Zweierkomplement des Akkumulators

CCF

CFCF

111

Komplement des CARRY-Flags

SCF

CF1

110

111

Setzen des CARRY-Flags

Steuerbefehle

NOP

keine Operation

000

HALT

Z80-CPU im HALT-Zustand

110

IFF10
IFF20

110

011

IFF11
IFF21

111

011

IM0

Setzen des Interrupt-Mode 0

11	101	101
01	000	110

IM1

Setzen des Interrupt-Mode 1

11	101	101
01	010	110

IM2

Setzen des Interrupt-Mode 2

11	101	101
01	011	110

9. 16-Bit Arithmetik

Ziel aller hier aufgeführten Operationen mit Flag-Beeinflussung sind die Indexregister sowie das Registerpaar HL. Auch die verbleibenden Registerpaare lassen sich einsetzen, jedoch nicht mit Auswertung der Flags. Die Z80-CPU verfügt eben lediglich über Ansätze einer 16-Bitverarbeitung - eigentlich passiert alles Wichtige auf 8 Bit und wird sauber via Software in den Bitstellen erweitert.

Assemblersprache

symbolische Operation

Flags

P/V

Operationskode

543

210

Bytes

M1-Zyklen

Takte

Bemerkungen

8-Bit Arithmetik

ADD HL,dd

HLHL+dd

dd1

001

dd	Register
00	BC
01	DE
10	HL
11	SP

dd ist eines der Registerpaare BC, DE, HL, SP

ADC HL,dd

HLHL+dd+CY

11	101	101
01	dd1	010

SBC HL,dd

HLHL-dd-CY

11	101	101
01	dd0	010

ADD IX,pp

IXIX+pp

11	011	101
00	pp1	001

pp	Register
00	BC
01	DE
10	IX
11	SP

pp ist eines der Registerpaare BC, DE, IX, SP

ADD IY,pp

IYIY+pp

11	111	101
00	pp1	001

pp	Register
00	BC
01	DE
10	IY
11	SP

pp ist eines der Registerpaare BC, DE, IX, SP

INC dd

dddd+1

dd0

011

INC IX

IXIX+1

11	011	101
00	100	011

INC IY

IYIY+1

11	111	101
00	100	011

DEC dd

dddd-1

dd1

011

DEC IX

IXIX-1

11	011	101
00	101	011

DEC IY

IYIY-1

11	111	101
00	101	011

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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist