65C816
From Atariki
16-bitowy następca układu MOS 6502, można nim zastąpić zastosowany w Atari procesor 6502C. 65C816 został zaprojektowany w latach 1982-84 przez Williama D. Menscha jako wersja rozwojowa i następca procesora 65C02. Produkowany jest przez Western Design Center.
Spis treści |
Architektura
- ośmiobitowa szyna danych
- 24-bitowa (multipleksowana) szyna adresowa
- 92 rozkazy
- 22 tryby adresowania
- 16-bitowe ALU
- jeden 16-bitowy rejestr ogólnego przeznaczenia (akumulator A/B, czyli C)
- dwa szesnastobitowe rejestry indeksowe (X i Y)
- szesnastobitowy wskaźnik strony zerowej - D
- szesnastobitowy wskaźnik stosu - S
- dziewięciobitowy rejestr statusu - P
- dwa ośmiobitowe rejestry adresowe banku programu i danych (K i B)
- szesnastobitowy licznik programu - PC (razem z rejestrem banku programu stanowi 24-bitowy adres)
- wsparcie dla zewnętrznego MMU
- rozkazy przesłań blokowych
- dwa tryby pracy: natywny oraz tryb emulacji 6502 (w tym ostanim procesor się "budzi" po włączeniu zasilania i resecie)
Procesor składa się z 22000 tranzystorów.
Osobliwości
Rejestry
Osobliwością procesora jest działanie rejestrów C, X i Y: są one 16-bitowe, ale żeby skorzystać z ich pełnego rozmiaru, trzeba oddzielnym rozkazem dokonać przełączenia dodatkowych bitów rejestru statusu. Jeden z nich, zwany M, wybiera rozmiar akumulatora oraz operacji na pamięci (1 - ośmiobitowe, 0 - szesnastobitowe), drugi zwany X ma analogiczne znaczenie dla obydwu rejestrów indeksowych.
Dodatkowo rejestry indeksowe i akumulator zachowują się nieco odmiennie przy manipulacji bitami M i X. Mianowicie przełączenie rejestrów X i Y z szesnastu na osiem bitów zeruje ich starsze bajty, natomiast przełączenie akumulatora na osiem bitów powoduje, że ulega on rozłączeniu na dwie połówki, ale zawartość starszej jest w dalszym ciągu dostępna jako "akumulator B".
Szesnastobitowe rejestry C, X, Y są dostępne tylko w trybie natywnym 65C816, natomiast w trybie emulacji 6502 istnieje dostęp do akumulatora B - obydwie połówki rejestru C można zamienić miejscami.
Tryb emulacji 6502
W trybie emulacji 6502 działają wszystkie rozkazy i tryby adresowania 65C816, nie da się jedynie, jak napisano powyżej, skorzystać z 16-bitowych rejestrów.
Dodatkową różnicą jest działanie trybów adresowania indeksowanych strony zerowej: jeśli adres wynikający z dodania adresu bazowego i rejestru indeksowego jest większy niż 255, w trybie emulacji 6502 "zawija się" on do początku strony zerowej, natomiast w trybie natywnym adres efektywny wskaże obszar poza stroną zerową. Żeby było dowcipniej, zachowanie takie w trybie emulacji dotyczy tylko rozkazów 6502, ale nie 65C02 - dlatego w trybie emulacji 6502, gdy rejestr X ma wartość $FF, rozkaz STZ $FF,X zapisze daną pod zupełnie inny adres ($01FE) niż rozkaz STA $FF,X ($00FE).
Do osobliwości (jeśli nie błędów w konstrukcji CPU) można też zaliczyć działanie indeksowanych trybów adresowania absolutnego: jeśli adres wynikający z dodania adresu bazowego i rejestru indeksowego jest większy niż 65535, dochodzi do przekroczenia granicy segmentu 64k. Np. załadowanie do rejestru X wartości $FF i wykonanie rozkazu LDA $FFFF,X sprawi, że procesor dokona odczytu spod adresu $0100FE. Dzieje się tak nie tylko w trybie natywnym (co naturalne), ale również w trybie emulacji, a to powoduje problemy z kompatybilnością z oprogramowaniem pisanym dla 6502, jeśli dostępy nie są wykonywane zawsze w ten sam sposób (lecz np. zapisy trybami adresowania strony zerowej, a odczyty jak powyżej, lub odwrotnie). Ten problem ma np. MyDOS. Można to rozwiązać w dwojaki sposób: albo poprawiając program (niekiedy zresztą tego typu działanie jest po prostu błędem, który na 6502 pozostaje niezauważony), albo sprzętowo powielając stronę zerową w obszarze $010000-$0100FF. To drugie zaimplementowano w karcie Rapidus Accelerator.
Rozszerzenia oparte na 65C816
Programy ze wsparciem dla 65C816
- OS-y: DracOS, Turbo-816 OS
- DOS-y: SpartaDOS X
- Programy narzędziowe: EYE, RAMD816.SYS (ramdysk dla SpartaDOS X, w późniejszych wersjach moduł do RAMDISK.SYS), RAMD816L.SYS (ramdysk dla SpartaDOS X używający pamięci tzw. liniowej), Turbo 816 Monitor
- Programy użytkowe: CC65, MAE, MultiBASIC, SD-Load, SysInfo, Turbo-Assembler/16, Let's Emu!
Emulatory
- Altirra - emuluje 65C816 z zegarem do 21,28 MHz (NTSC 21,48 MHz) i do 4 MB pamięci liniowej.
Inne
Zobacz też
- 65C816 Microprocessor Data Sheet (po angielsku)
- 6502/65C02/65C816 Programming Manual (po angielsku)
- Programming notes for 65C816 by John Harris (po angielsku)
- artykuł KMK zamieszczony w "ENERGY" #1
