Архитектура и программирование Dendy

Приложение №1. Система команд 6502.

Рассмотрим систему команд архитектуры 6502. В Денди используется именно эта модель, за исключением блока десятичной арифметики.

Процессор оперирует целыми восьмиразрядными числами. Содержит всего 6 программно-доступных регистров. Из них 5 – восьмиразрядных, и 1 – шестнадцатиразрядный программный счетчик.

A – регистр - аккумулятор. Как и большинство «простых» архитектур – 6502 является «аккумуляторной», то есть во всех, или почти во всех, операциях явно или неявно участвует аккумулятор.

PC – программный счетчик. Единственный 16-ти разрядный регистр – указатель выполняемой команды (классически).

S – регистр - указатель вершины стека (первой свободной ячейки). Стек находится в пространстве адресов 0100h – 01FFh и «растёт» от старшего к младшему.

P – регистр флагов.

P[0] - “C” – “Carry” – флаг переноса из старшего разряда (классически).

P[1] - “Z” – “Zero” – признак нулевого результата (классически).

P[2] - “I” – “Interrupt” – флаг маскирования прерывания аппаратного прерывания на линии IRQ – варьируется командами SEI/CLI.

P[3] - “D” – “Decimal” – флаг режима десятичной арифметики. Так как в Денди этот режим отсутствует, то этот флаг не используется процессором, может использоваться программистом. Варьируется командами SED/CLD.

P[4] - “B” – “Break” – флаг программного прерывания (команда BRK).

P[5] - “1”

P[6] - “V” – “” – флаг переноса в знаковый разряд (из 6-ого в 7-ой - классически).

P[7] - “N” – “” – флаг знака результата операции – дублирует седьмой разряд (классически).

X, Y – регистры индексной адресации (или просто "общего назначения").

В общем итоге получается регистров для "юзания" всего навсего 3 (A,X,Y) - да и то, многие команды жестко привязаны именно к одному из них, очень часто неудобно бывает, что рождает лишние мнемоники и обращения в память.

Напомним, что система команд процессора оперирует или с перечисленными выше регистрами, или с адресным пространством памяти (64кб) – все устройства, управляемые процессором, должны отображаться своими регистрами на память.

И так – о способах адресации памяти.

ABS - прямая, в команде указывается полный 16-разрядный адрес операнда:

ABS, X (ABX)- индексированная по X, указывается базовый 16-разрядный адрес, к которому прибавляется смещение из регистра X;

ABS, Y (ABY) - индексированная по Y, указывается базовый 16-разрядный адрес, к которому прибавляется смещение из регистра Y.

АСС - аккумуляторная, подразумевает наличие операнда в регистре A процессора (что требуется указать в мнемонике).

IMM - непосредственная, 8-разрядный операнд расположен сразу за кодом команды (в мнемонической записи перед непосредственным операндом ставится символ «#»).

IMPL - неявная (указывается лишь мнемоника), операнды не указываются – жесткая логика работы инструкции.

IND - косвенная, задается адрес ячейки памяти, в которой хранится адрес операнда - бывает следующих видов:

IND, X (NDX) - индексно-косвенная, указывается 8-разрядный адрес в нулевой странице (в квадратных скобках), к которому прибавляется содержимое регистра X, после чего из ячейки памяти с вычисленным адресом и следующей за ней извлекается полный 16-разрядный адрес операнда (в мнемонике после адреса через запятую ставится и "X"). Другими словами - в области нулевой страницы создается таблица адресов, а при помощи переменной в регистре "X" можно по ним "бегать";

IND, Y (NDY) - косвенно-индексная, указывается 8-разрядный адрес в нулевой странице (в квадратных скобках), после чего из заданной ячейки памяти и следующей за ней считывается 16-разрядный базовый адрес, к которому прибавляется содержимое регистра Y, и из ячейки с вычисленным адресом извлекается операнд (в мнемонике после адреса через запятую ставится и "Y"). В данном случае переменная в регистре "Y" играет роль смещения относительно адреса базы, хранящегося в нулевой странице;

REL - относительная, в команде указывается 8-разрядное смещение относительно содержимого счетчика команд PC;

ZP - адресация нулевой страницы, в команде задается 8-разрядный адрес, определяющий ячейку памяти нулевой страницы, где хранится операнд;

ZP, X (ZPX) - индексированная по X адресация нулевой страницы, указывается 8-разрядный базовый адрес в нулевой странице, к которому прибавляется содержимое регистра X, и из ячейки памяти с вычисленным адресом извлекается операнд;

ZP, Y (ZPY) - индексированная по Y адресация нулевой страницы, в нулевой странице указывается 8-разрядный базовый адрес, к которому прибавляется содержимое регистра Y, и из ячейки памяти с вычисленным адресом извлекается операнд.

Ниже приведем саму систему команд (Всего 56 мнемоник инструкций).

Мнемоника	Краткое описание	Методы адресации	Запись на языке ассемблера	Код команды	Число байтов	Изменяемые флаги
ADC	Сложение с учетом флага переноса: А + d8 + С. Результат в аккумуляторе А и флаге переноса C	IMM	ADC #d8	69 d8	2	V, N, Z, С
		ZP	ADC 08	65 a8	2
		ZP, X	ADC а8, X	75 a8	2
		ABS	ADC а16	6D a16l a16h	3
		ABS, X	ADC а16, Х	7D a16l a16h	3
		ABS, Y	ADC a16, Y	79 a16l a16h	3
		IND, X	ADC (a8, X)	61 a8	2
		IND, Y	ADC (a8), Y	71 a8	2
AND	Поразрядное логическое И аккумулятора и операнда	IMM	AND #d8	29 d8	2	N, Z
		ZP	AND a8	25 a8	2
		ZP, X	AND a8, X	35 a8	2
		ABS	AND a16	2D a16l a16h	3
		ABS, X	AND a16, X	3D a16l a16h	3
		ABS, Y	AND a16, Y	39 a16l a16h	3
		IND, X	AND (a8, X)	21 a8	2
		IND, Y	AND (a8), Y	31 a8	2
ASL	Арифметический сдвиг операнда влево, без начального учета флага C (умножение на 2)	ACC	ASL A	0A	1	N, Z, C
		ZP	ASL a8	06 a8	2
		ZP, X	ASL a8, X	16 a8	2
		ABS	ASL a16	0E a16l a16h	3
		ABS, X	ASL a16, X	1E a16l a16h	3
BCC	Переход, если флаг C = 0	REL	BCC i8	90 18	2
BCS	Переход, если флаг C = 1	REL	BCS 18	B0 18	2
BEQ	Переход, если флаг Z = 1	REL	BEQ 18	F018	2
BIT	Установка флагов в соответствии с результатом выполнения поразрядного логического И над содержимым аккумулятора и операнда. Бит 6 результата копируется во флаг V, а бит 7 - во флаг N	ZP	BIT a8	24 a8	2	N, V, Z
		ABS	BIT a16	2C a16l a16h	3

BMI	Переход, если флаг N = 1	REL	BMI 18	3018	2
BNE	Переход, если флаг Z = 0	REL	BNE 18	D0 18	2
BPL	Переход, если флаг N = 0	REL	BPL 18	1018	2
BRK	Программное прерывание	IMPL	BRK	00	1	I
BVC	Переход, если флаг V = 0	REL	BVC 18	5018	2
BVS	Переход, если флаг V = 1	REL	BVS 18	7018	2
CLC	Сброс флага C	IMPL	CLC	18	1	С
CLD	Сброс флага D	IMPL	CLD	D8	1	D
CLI	Сброс флага I (разрешение прерываний)	IMPL	CLI	58	1	I
CLV	Сброс флага V	IMPL	CLV	B8	1	V
CMP	Установка флагов в соответствии с результатом вычитания операнда из содержимого аккумулятора	IMM	CMP #d8	C9 d8	2	N, Z, C
		ZP	CMP a8	C5 a8	2
		ZP, X	CMP a8, X	D5 a8	2
		ABS	CMP a16	CD a16l a16h	3
		ABS, X	CMP a16, X	DD a16l a16h	3
		ABS, Y	CMP a16, Y	D9 a16l a16h	3
		IND, X	CMP (a8, X)	C1 a8	2
		IND, Y	CMP (a8), Y	D1 a8	2
CPX	Установка флагов в соответствии с результатом вычитания операнда из содержимого регистра X	IMM	CPX #d8	E0 d8	2	N, Z, C
		ZP	CPX a8	E4d8	2
		ABS	CPX a16	EC a16l a16h	3
CPY	Установка флагов в соответствии с результатом вычитания операнда из содержимого аккумулятора	IMM	CPY #d8	C0 d8	2	N, Z, C
		ZP	CPY a8	C4 a8	2
		ABS	CPY a16	CC a16l a16h	3
DEC	Уменьшение операнда на 1	ZP	DEC a8	C6 a8	2	N, Z
		ZP, X	DEC a8, X	D6 a8	2
		ABS	DEC а16	CE a16l a16h	3
		ABS, X	DEC a16, X	DE a16l a16h
DEX	Х = Х-1	IMPL	DEX	CA	1	N, Z
DEY	Y = Y-1	IMPL	DEY	88	1	N, Z
EOR	Поразрядное Исключающее ИЛИ содержимого аккумулятора и операнда	IMM	EOR #d8	49 d8	2	N, Z
		ZP	EOR a8	45 a8	2
		ZP, X	EOR a8, X	55 a8	2
		ABS	EOR a16	4D a16l a16h	3
		ABS, X	EOR a16, X	5D a16l a16h	3
		ABS, Y	EOR a16, Y	59 a16l a16h	3
		IND, X	EOR (a8, X)	41 a8	2
		IND, Y	EOR (a8), Y	51 a8	2
INC	Увеличение операнда на 1	ZP	INC a8	E6 a8	2	N, Z
		ZP, X	INC a8, X	F6 a8	2
		ABS	INC a16	EE a16l a16h	3
		ABS, X	INC a16, X	FE a16l a16h	3
INX	Х = X+1	IMPL	INX	E8	1	N, Z
INY	Y = Y+1	IMPL	INY	C8	1	N, Z
JMP	Переход по указанному адресу	ABS	JMP a16	4C a16l a16h	2
JMP	Переход по указанному адресу	IND	JMP (a 16)	6C a16l a16h	2
JSR	Вызов подпрограммы с указанным адресом. В стеке сохраняется только адрес возврата	ABS	JSR a16	20 a16l a16h	3
LDA	Загрузка операнда в аккумулятор	IMM	LDA #d8	A9d8	2	N, Z
		ZP	LDA a8	A5a8	2
		ZP, X	LDA a8, X	B5a8	2
		ABS	LDA a16	AD a16l a16h	3
		ABS, X	LDA a16, X	BD a16l a16h	3
		ABS, Y	LDA a16, Y	B9 a16l a16h	3
		IND, X	LDA (a8, X)	A1 a8	2
		IND, Y	LDA (a8), Y	B1 a8	2
LDX	Загрузка операнда в регистр X	IMM	LDX #d8	A2 d8	2	H, Z
		ZP	LDX a8	A6a8	2
		ZP, Y	LDX a8, Y	B6a8	2
		ABS	LDX a16	AE a16l a16h	3
		ABS, Y	LDX a16, Y	BE a16l a16h	3
LDY	Загрузка операнда в регистр Y	IMM	LDY #d8	A0 d8	2	N, Z
		ZP	LDY a8	A4 a8	2
		ZP, Y	LDY a8, Y	B4 a8	2
		ABS	LDY a16	AC a16l a16h	3
		ABS, Y	LDY a16, Y	BC a16l a16h	3
LSR	Логический сдвиг операнда вправо (деление на 2)	ACC	LSR A	4A	1	N, Z, C
		ZP	LSR a8	46 a8	2
		ZP, X	LSR a8, X	56 a8	2
		ABS	LSR a16	4E a16l a16h	3
		ABS, X	LSR a16, X	5E a16l a16h	3
NOP	Нет операции	IMPL	NOP	EA	1
ORA	Поразрядное логическое ИЛИ содержимого аккумулятора и операнда	IMM	ORA #d8	09 d8	2	N, Z
		ZP	ORA a8	05 a8	2
		ZP, X	ORA a8, X	15 a8	2
		ABS	ORA a16	0D a16l a16h	3
		ABS, X	ORA a16, X	1D a16l a16h	3
		ABS, Y	ORA a16, Y	19 a16l a16h	3
		IND, X	ORA (a8, X)	01 a8	2
		IND, Y	ORA (a8), Y	11 a8	2
PHA	Помещение содержимого аккумулятора в стек	IMPL	PHA	48	1
PHP	Помещение регистра состояния в стек	IMPL	PHP	08	1
PLA	Помещение байта с вершины стека в аккумулятор	IMPL	PLA	68	1
PLP	Помещение байта с вершины стека в регистр состояния	IMPL	PLP	28	1	Все флаги
ROL	Циклический сдвиг операнда влево	АСС	ROL A	2A	1	N, Z, C
		ZP	ROL a8	26 a8	2
		ZP, X	ROL a8, X	36 a8	2
		ABS	ROL a16	2E a16l a16h	3
		ABS, X	ROL a16, X	3E a16l a16h	3
ROR	Циклический сдвиг операнда вправо	АСС	ROR A	6A	1	N, Z, C
		ZP	ROR a8	66 a8	2
		ZP, X	ROR a8, X	76 a8	2
		ABS	ROR a16	6E a16l a16h	3
		ABS, X	ROR a16, X	7E a16l a16h	3
RTI	Возврат из прерывания	IMPL	RTI	40	1	Все флаги
RTS	Возврат из подпрограммы	IMPL	RTS	60	1
SBC	Вычитание операнда из содержимого аккумулятора с учетом флага переноса	IMM	SBC #d8	E9 d8	2	N, V, Z, C
		ZP	SBC a8	E5 a8	2
		ZP, X	SBC a8, X	F5 a8	2
		ABS	SBC a16	ED a16l a16h	3
		ABS, X	SBC a16, X	FD a16l a16h	3
		ABS, Y	SBC a16, Y	F9 a16l a16h	3
		IND, X	SBC (a8, X)	E1 a8	2
		IND, Y	SBC (a8), Y	F1 a8	2
SEC	Установка флага C	IMPL	SEC	38	1	С
SED	Установка флага D	IMPL	SED	F8	1	D
SEI	Установка флага I (запрещение прерываний)	IMPL	SEI	78	1	I
STA	Запись содержимого аккумулятора в память	ZP	STA a8	85 a8	2
		ZP, X	STA a8, X	95 a8	2
		ABS	STA a16	8D a16l a16h	3
		ABS, X	STA a16, X	9D a16l a16h	3
		ABS, Y	STA a16; Y	99 a16l a16h	3
		IND, X	STA (a8, X)	81 a8	2
		IND, Y	STA (a8)	91 a8	2
STX	Запись содержимого регистра X в память	ZP	STX a8	86 a8	2
		ZP, Y	STX a8, Y	96 a8	2
		ABS	STX a16	8E a16l a16h	3
STY	Запись содержимого регистра Y в память	ZP	STY a8	84 a8	2
		ZP, X	STY a8, X	94 a8	2
		ABS	STY a16	8C a16l a16h	3
TAX	Пересылка содержимого аккумулятора в регистр X	IMPL	TAX	AA	1	N, Z
TAY	Пересылка содержимого аккумулятора в регистр Y	IMPL	TAY	A8	1	N, Z
TSX	Пересылка содержимого указателя стека в регистр X	IMPL	TSX	BA	1	N, Z
TXA	Пересылка содержимого регистра X в аккумулятор	IMPL	TXA	8A	1	N, Z
TXS	Пересылка содержимого регистра X в указатель стека	IMPL	TXS	9A	1
TYA	Пересылка содержимого регистра Y в аккумулятор	IMPL	TYA	98	1	N, Z

Условные обозначения:

а16 - 16-разрядный адрес

a16h - старший байт 16-разрядного адреса

а16l - младший байт 16-разрядного адреса

а8 - 8-разрядный адрес в нулевой странице

d8 - непосредственный 8-разрядный операнд

i8 - 8-разрядное смещение в диапазоне от -128 до 127

Также приведем матрицу системы команд (красным цветом отмечены недокументированные инструкции – в базовой архитектуре 6502 они отсутствуют, но контроллером 6561, вероятно, поддерживаются).

76543210	xxx000xx	xxx010xx	xxx100xx	xxx110xx	xxx001xx	xxx011xx	xxx101xx	xxx111xx
000xxx00	BRK IMM	PHP	BPL REL	CLC	DOP ZP	TOP ABS	DOP ZPX	TOP ABX
001xxx00	JSR ABS	PLP	BMI REL	SEC	BIT ZP	BIT ABS	DOP ZPX	TOP ABX
010xxx00	RTI	PHA	BVC REL	CLI	DOP ZP	JMP ABS	DOP ZPX	TOP ABX
011xxx00	RTS	PLA	BVS REL	SEI	DOP ZP	JMP IND	DOP ZPX	TOP ABX
100xxx00	DOP IMM	DEY	BCC REL	TYA	STY ZP	STY ABS	STY ZPX	SYA ABX
101xxx00	LDY IMM	TAY	BCS REL	CLV	LDY ZP	LDY ABS	LDY ZPX	LDY ABX
110xxx00	CPY IMM	INY	BNE REL	CLD	CPY ZP	CPY ABS	DOP ZPX	TOP ABX
111xxx00	CPX IMM	INX	BEQ REL	SED	CPX ZP	CPX ABS	DOP ZPX	TOP ABX
000xxx01	ORA NDX	ORA IMM	ORA NDY	ORA ABY	ORA ZP	ORA ABS	ORA ZPX	ORA ABX
001xxx01	AND NDX	AND IMM	AND NDY	AND ABY	AND ZP	AND ABS	AND ZPX	AND ABX
010xxx01	EOR NDX	EOR IMM	EOR NDY	EOR ABY	EOR ZP	EOR ABS	EOR ZPX	EOR ABX
011xxx01	ADC NDX	ADC IMM	ADC NDY	ADC ABY	ADC ZP	ADC ABS	ADC ZPX	ADC ABX
100xxx01	STA NDX	DOP IMM	STA NDY	STA ABY	STA ZP	STA ABS	STA ZPX	STA ABX
101xxx01	LDA NDX	LDA IMM	LDA NDY	LDA ABY	LDA ZP	LDA ABS	LDA ZPX	LDA ABX
110xxx01	CMP NDX	CMP IMM	CMP NDY	CMP ABY	CMP ZP	CMP ABS	CMP ZPX	CMP ABX
111xxx01	SBC NDX	SBC IMM	SBC NDY	SBC ABY	SBC ZP	SBC ABS	SBC ZPX	SBC ABX
000xxx10	KIL	ASL A	KIL	NOP	ASL ZP	ASL ABS	ASL ZPX	ASL ABX
001xxx10	KIL	ROL A	KIL	NOP	ROL ZP	ROL ABS	ROL ZPX	ROL ABX
010xxx10	KIL	LSR A	KIL	NOP	LSR ZP	LSR ABS	LSR ZPX	LSR ABX
011xxx10	KIL	ROR A	KIL	NOP	ROR ZP	ROR ABS	ROR ZPX	ROR ABX
100xxx10	DOP IMM	TXA	KIL	TXS	STX ZP	STX ABS	STX ZPY	SXA ABY
101xxx10	LDX IMM	TAX	KIL	TSX	LDX ZP	LDX ABS	LDX ZPY	LDX ABY
110xxx10	DOP IMM	DEX	KIL	NOP	DEC ZP	DEC ABS	DEC ZPX	DEC ABX
111xxx10	DOP IMM	NOP	KIL	NOP	INC ZP	INC ABS	INC ZPX	INC ABX
000xxx11	SLO NDX	AAC IMM	SLO NDY	SLO ABY	SLO ZP	SLO ABS	SLO ZPX	SLO ABX
001xxx11	RLA NDX	AAC IMM	RLA NDY	RLA ABY	RLA ZP	RLA ABS	RLA ZPX	RLA ABX
010xxx11	SRE NDX	ASR IMM	SRE NDY	SRE ABY	SRE ZP	SRE ABS	SRE ZPX	SRE ABX
011xxx11	RRA NDX	ARR IMM	RRA NDY	RRA ABY	RRA ZP	RRA ABS	RRA ZPX	RRA ABX
100xxx11	AAX NDX	XAA IMM	AXA NDY	XAS ABY	AAX ZP	AAX ABS	AAX ZPY	AXA ABY
101xxx11	LAX NDX	ATX IMM	LAX NDY	LAR ABY	LAX ZP	LAX ABS	LAX ZPY	LAX ABY
110xxx11	DCP NDX	AXS IMM	DCP NDY	DCP ABY	DCP ZP	DCP ABS	DCP ZPX	DCP ABX
111xxx11	ISC NDX	SBC IMM	ISC NDY	ISC ABY	ISC ZP	ISC ABS	ISC ZPX	ISC ABX