Z80 - 通信用語の基礎知識

IX/IYレジスター命令は、8080にもあったHLレジスター命令の前にプリフィックスを置くという拡張法が採用された。本来は16ビットレジスターが想定されていたIX/IYレジスターだったが、このプリフィックスをHレジスターやLレジスターの命令の前に置くと、IX/IYレジスターを8ビット単位で利用できるという、命令表に無い「隠し命令」が存在した。

またこの特徴から、HLレジスターとIX/IYレジスターを直接代入することが出来ない(LD IX, HLなどはできず、一旦スタック等を経由する必要がある)。

関連プロセッサー

Z80は広く使われたため、様々な互換プロセッサーや高速プロセッサー、拡張プロセッサーが登場している。

パソコン用としては現役を退いた後も、制御機器の組み込み用プロセッサーとして利用された。

バイナリ互換(上位互換、下位互換)
- Z180 ‐ ZiLOG純正
- Z280 ‐ ZiLOG純正
- Z380 ‐ ZiLOG純正
- (Z800) ‐ ZiLOG純正
- Z8000 ‐ ZiLOG純正
- eZ80(Z80190) ‐ ZiLOG純正
- HD64180 ‐ 日立製作所
- TMSZ84C ‐ 東芝
- KC80 ‐ 川崎マイクロエレクトロニクス(川崎製鉄から分社)
- KC160 ‐ 川崎マイクロエレクトロニクス(川崎製鉄から分社)
- R800 ‐ ASCII(MSXturboR用)
バイナリ非互換(独自仕様オペコード)
- TLCS-90 ‐ 東芝
- TLCS-900 ‐ 東芝

このほかにも、様々なZ80互換あるいはZ80風プロセッサーが作られ、使われている。

ゲームボーイ

任天堂のゲームボーイ・ゲームボーイカラーはZ80(というよりは8080)のカスタム版を使用している。

Z80と比較して、裏レジスターとインデックスレジスター(IX・IY)が無い。ゆえにEXX命令も無い。

フラグレジスターも簡略化され、削られたフラグに関する条件ジャンプや条件リターン命令も削られているほか、命令コードの体系も変更されている。

その代わり、LD命令が拡張されたり、SWAP rなど新命令が追加されたりしている。

仕様

レジスターセット

Z80は、次のレジスターを持つ。

A、F、B、C、D、E、H、L
A'、F'、B'、C'、D'、E'、H'、L'
IX、IY
PC
SP
R (リフレッシュカウンター)
I (割り込みベクターレジスター)

A、B、C、D、E、H、Lは、8080の同名のレジスターと同じ機能を有する。Fは、8080上位互換のフラグレジスターである。

'が付いたレジスターは「裏レジスター」と呼ばれ、Z80から追加された。命令によりA/F、またはBC/DE/HLを裏表で交換することが出来、割り込み処理などで利用された。

フラグレジスター

フラグレジスターは8ビットであり、次のような構成になっている。

bit 7 ‐ S サインフラグ (負か(1)、正か(0))
bit 6 ‐ Z ゼロフラグ (ゼロか(1)、否か(0))
bit 5 ‐ [未使用]
bit 4 ‐ H ハーフキャリーフラグ (BCD桁上がり計算用)
bit 3 ‐ [未使用]
bit 2 ‐ P/V パリティー/オーバーフローフラグ (命令により、パリティまたはオーバーフローをセット)
bit 1 ‐ N サブトラクトフラグ (直前が加算命令なら0クリア、減算命令なら1セット)
bit 0 ‐ C キャリーフラグ (桁上がり、桁下がり)

命令セット

凡例

凡例は次の通り。

r ‐ 8ビットレジスターA、B、C、D、E、H、L
ss ‐ 16ビットレジスターBC、DE、HL、SP (ソース)
dd ‐ 16ビットレジスターBC、DE、HL、SP (デスティネーション)
qq ‐ 16ビットレジスターBC、DE、HL、AF
n ‐ 8ビットの即値
nn ‐ 16ビットの即値
b ‐ ビット位置(0から7)
d ‐ インデックスレジスターのオフセット(符号付き8ビット)
e ‐ プログラムカウンターのオフセット(符号付き8ビット)
cc ‐ 条件NZ、Z、NC、C、PO、PE、P、M

以下は8080にある命令も含む。Z80で追加された命令には注釈を入れた。

8ビットデータ移動命令

LD r,r': 8ビットレジスター間の代入
LD r,n: 8ビットレジスターへの即値代入
LD r,(HL): HLレジスターで示すアドレスのメモリーの内容をレジスターに代入
LD r,(IX+d)
LD r,(IY+d): IX/IYレジスター+オフセットで示すアドレスのメモリーの内容をレジスターに代入。Z80で追加
LD (HL),r: レジスターの内容をHLレジスターで示すアドレスのメモリーに代入
LD (IX+d),r
LD (IY+d),r: レジスターの内容をIX/IYレジスター+オフセットで示すアドレスのメモリーに代入。Z80で追加
LD (HL),n: 即値をHLレジスターで示すアドレスのメモリーに代入
LD (IX+d),n
LD (IY+d),n: 即値をIX/IYレジスター+オフセットで示すアドレスのメモリーに代入。Z80で追加
LD A,(BC): BCレジスターで示すアドレスのメモリーの内容をAレジスターに代入
LD A,(DE): DEレジスターで示すアドレスのメモリーの内容をAレジスターに代入
LD A,(nn): 指定されたアドレスのメモリーの内容をAレジスターに代入
LD (BC),A: Aレジスターの内容をBCレジスターで示すアドレスのメモリーに代入
LD (DE),A: Aレジスターの内容をDEレジスターで示すアドレスのメモリーに代入
LD (nn),A: Aレジスターの内容を指定されたアドレスのメモリーに代入
LD A,I
LD I,A: 割り込みベクターレジスターとAレジスター間の転送。Z80で追加
LD A,R
LD R,A: リフレッシュカウンターレジスターとAレジスター間の転送。Z80で追加。Rは変動するため、疑似一様乱数の取得用によく使われた。但し互換CPUのR800では変動しない

16ビットデータ移動命令

LD dd,nn: 16ビットレジスターBC、DE、HL、SPへの即値代入
LD IX,nn
LD IY,nn: 16ビットレジスターIX、IYへの即値代入。Z80で追加
LD HL,(nn): 指定されたアドレスのメモリーの内容をHLレジスターに代入
LD BC,(nn)
LD DE,(nn)
LD SP,(nn): 指定されたアドレスのメモリーの内容をBC、DE、SPレジスターに代入。Z80で追加。8080はHLのみ可能だった
LD IX,(nn)
LD IY,(nn): 指定されたアドレスのメモリーの内容をIX、IYレジスターに代入。Z80で追加
LD (nn),HL: HLレジスターの内容を指定されたアドレスのメモリーに代入
LD (nn),BC
LD (nn),DE
LD (nn),SP: BC、DE、SPレジスターの内容を指定されたアドレスのメモリーに代入。Z80で追加。8080はHLのみ可能だった
LD (nn),IX
LD (nn),IY: IX、IYレジスターの内容を指定されたアドレスのメモリーに代入。Z80で追加
LD SP,HL: HLレジスターの内容をSPレジスターに代入
LD SP,IX
LD SP,IY: IX、IYレジスターの内容をSPレジスターに代入。Z80で追加
PUSH qq: BC、DE、HL、AFレジスターの内容をスタックにプッシュする
PUSH IX
PUSH IY: IX、IYレジスターの内容をスタックにプッシュする。Z80で追加
POP qq: スタックトップの内容をBC、DE、HL、AFレジスターにポップする
POP IX
POP IY: スタックトップの内容をIX、IYレジスターにポップする。Z80で追加

交換命令

EX DE,HL: DEレジスターとHLレジスターの内容を交換する
EX AF,AF': AFレジスターとAF'レジスターの内容を交換する。Z80で追加
EXX: BC、DE、HLレジスターとBC'、DE'、HL'レジスターの内容を交換する。Z80で追加
EX (SP),HL: HLレジスターとスタックトップの内容を交換する
EX (SP),IX
EX (SP),IY: IX、IYレジスターとスタックトップの内容を交換する。Z80で追加

ブロック命令

LDI/LDD/LDIR/LDDR: ブロック転送命令。HLレジスターが指すメモリー内容を、DEレジスターが指すメモリーアドレスへ転送する。Rなしは一回、R付きはBCレジスターの回数繰り返す。IはDE、HLレジスターをインクリメント、Dはデクリメントする。Z80で追加
CPI/CPD/CPIR/CPDR: ブロック検索命令。HLレジスターが指すメモリー内容とAレジスターの内容を比較する。Rなしは一回、R付きはBCレジスターの回数繰り返す。IはHLレジスターをインクリメント、Dはデクリメントする。Z80で追加

I/Oポートに対するブロック命令は、後述する入出力命令の項を参照のこと。

8ビット算術・論理演算命令

ADD A,r: 8ビットレジスターの内容をAレジスターに加算する
ADD A,n: 8ビットの即値をAレジスターに加算する
ADD A,(HL): HLレジスターで示すアドレスのメモリーの内容をAレジスターに加算する
ADD A,(IX+d)
ADD A,(IY+d): IX/IYレジスター+オフセットで示すアドレスのメモリーの内容をAレジスターに加算する。Z80で追加
ADC A,s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、キャリーフラグを足す以外はADD命令と同じ
SUB s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、引き算をする以外はADD命令と同じ; ちなみに、16ビットのSUB命令は存在しないため、デスティネーションの「A,」は記述しない
SBC A,s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、キャリーフラグを引く以外はSUB命令と同じ
AND s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、論理積を求める以外はADD命令と同じ
OR s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、論理和を求める以外はADD命令と同じ
XOR s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、排他的論理和を求める以外はADD命令と同じ
CP s: sはr、n、(HL)、(IX+d)、(IY+d)のいずれかで、比較をする。結果をAに代入しない以外はSUB命令と同じ
INC r: 8ビットレジスターの内容を1つ増分する
INC (HL): HLレジスターで示すアドレスのメモリーの内容を1つ増分する
INC (IX+d)
INC (IY+d): IX/IYレジスター+オフセットで示すアドレスのメモリーの内容を1つ増分する。Z80で追加
DEC d: dはr、(HL)、(IX+d)、(IY+d)で、1つ減分する以外はINC命令と同じ

汎用算術演算、CPU制御命令

DAA: Aレジスターの内容をBCD補正する
CPL: Aレジスターの内容をビット反転(1の補数)する
NEG: Aレジスターの2の補数を求める。Z80で追加
CCF: キャリーフラグの内容を反転する (※注意※ 0にするのではない)
SCF: キャリーフラグの内容を1にする
NOP: 何もしない
HALT: CPUの動作を停止し、割り込みの発生を待つ
DI: 割り込みを禁止する
EI: 割り込みを許可する
IM 0
IM 1
IM 2: 割り込みモードを0～2に設定する。Z80で追加

16ビット算術演算命令

ADD HL,ss: 16ビットレジスターBC、DE、HL、SPの内容をHLレジスターに加算する
ADD IX,pp: 16ビットレジスターBC、DE、IX、SPの内容をIXレジスターに加算する。Z80で追加
ADD IY,rr: 16ビットレジスターBC、DE、IY、SPの内容をIYレジスターに加算する。Z80で追加
ADC HL,ss: 16ビットレジスターBC、DE、HL、SPの内容とキャリーフラグをHLレジスターに加算する。Z80で追加。16ビットADDは8080にもあったが、16ビットADCは無かった
SBC HL,ss: 16ビットレジスターBC、DE、HL、SPの内容とキャリーフラグをHLレジスターから減算する。Z80で追加。なお、8080にもZ80にも、16ビットSUB命令は存在しない
INC ss: 16ビットレジスターBC、DE、HL、SPの内容を1つ増分する
INC IX
INC IY: 16ビットレジスターIX、IYの内容を1つ増分する。Z80で追加
DEC ss: 16ビットレジスターBC、DE、HL、SPの内容を1つ減分する
DEC IX
DEC IY: 16ビットレジスターIX、IYの内容を1つ減分する。Z80で追加

ローテート・シフト命令

RLA
RL r
RL (HL)
RL (IX+d)
RL (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容とキャリーフラグを連結したものを左ローテートする; RLAは8080にもあるが、それ以外はZ80で追加された。RLAとRL Aは、フラグ変化に差がある
RLCA
RLC r
RLC (HL)
RLC (IX+d)
RLC (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容を左ローテートする。最上位ビットのあふれ分は、キャリーフラグにも格納される; RLCAは8080にもあるが、それ以外はZ80で追加された。RLCAとRLC Aは、フラグ変化に差がある; (RLC: Rotate Left Circular)
RRA
RR r
RR (HL)
RR (IX+d)
RR (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容とキャリーフラグを連結したものを右ローテートする; RRAは8080にもあるが、それ以外はZ80で追加された。RRAとRR Aは、フラグ変化に差がある
RRCA
RRC r
RRC (HL)
RRC (IX+d)
RRC (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容を右ローテートする。最下位ビットのあふれ分は、キャリーフラグにも格納される; RRCAは8080にもあるが、それ以外はZ80で追加された。RRCAとRRC Aは、フラグ変化に差がある; (RRC: Rotate Right Circular)
SLA r
SLA (HL)
SLA (IX+d)
SLA (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容を左に算術シフトする。Z80で追加
SRA r
SRA (HL)
SRA (IX+d)
SRA (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容を右に算術シフトする。Z80で追加
SRL r
SRL (HL)
SRL (IX+d)
SRL (IY+d): レジスターまたはメモリーの内容を右に論理シフトする。Z80で追加
RLD
RRD: Aレジスターの下位4ビットと(HL)を連結したものを、4ビット単位で左右にローテートする。BCD用命令。Z80で追加

ビット操作命令

BIT b,r
BIT b,(HL)
BIT b,(IX+d)
BIT b,(IY+d): レジスターまたはメモリーの内容の指定ビットをテストする。内容の反転をゼロフラグに格納。Z80で追加
SET b,r
SET b,(HL)
SET b,(IX+d)
SET b,(IY+d): レジスターまたはメモリーの内容の指定ビットを1にする。Z80で追加
RES b,r
RES b,(HL)
RES b,(IX+d)
RES b,(IY+d): レジスターまたはメモリーの内容の指定ビットを0にする。Z80で追加

ジャンプ命令

JP nn: 指定の番地にジャンプする
JP cc,nn: 条件付きジャンプ命令
JR e: 無条件相対ジャンプ。Z80で追加
JR C,e
JR NC,e
JR Z,e
JR NZ,e: 条件付き相対ジャンプ。Z80で追加
JP (HL): HLの内容をPCに代入する。つまり、HL番地にジャンプする
JP (IX)
JP (IY): IX、IYの内容をPCに代入する。つまり、IX、IY番地にジャンプする。Z80で追加
DJNZ e: Bを1減分し、非0なら相対ジャンプする。ループ用。Z80で追加

サブルーチン命令

CALL nn: 指定の番地をコールする
CALL cc,nn: 条件付きコール命令
RET: リターンする
RET cc: 条件付きリターン命令
RETI: 割り込みからのリターン。Z80で追加
RETN: NMIからのリターン。Z80で追加
RST p: 割り込み処理。pは0～7で、p×8番地をコールする

入出力命令

IN A,(n): 指定I/OアドレスからAレジスターに入力する
IN r,(C): BCレジスターで指定されるI/Oアドレスからレジスターに入力する。Z80で追加; Cレジスターだけと思われがちだが、実際には、アドレスバスにはBCレジスターの内容が出力される
INI/IND/INIR/INDR: ブロック入力命令。BCレジスターが指すI/Oアドレスから、HLレジスターが指すメモリーアドレスへ入力する。Rなしは一回、R付きはBレジスターの回数繰り返す。IはHLレジスターをインクリメント、Dはデクリメントする。Z80で追加; この命令では、アドレスは実質Cしか使えない
OUT (n),A: Aレジスターから指定I/Oアドレスに出力する
OUT (C),r: レジスターからBCレジスターで指定されるI/Oアドレスに出力する。Z80で追加; Cレジスターだけと思われがちだが、実際には、アドレスバスにはBCレジスターの内容が出力される
OUTI/OUTD/OTIR/OTDR: ブロック出力命令。HLレジスターが指すメモリーアドレスから、BCレジスターが指すI/Oアドレスへ出力する。Rなしは一回、R付きはBレジスターの回数繰り返す。IはHLレジスターをインクリメント、Dはデクリメントする。Z80で追加; この命令では、アドレスは実質Cしか使えない

リンク