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2024.01.29

Chapter 25 - How the computer works（コンピュータの仕組み）

カテゴリ： ZX81 BASIC Manual

「Chapter 25 - How the computer works」コンピュータの仕組みについて。

ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
コンピュータの仕組み

イラストは ZX81 の内部を示しています (ただし、再度組み立てるのは難しいため、自分で分解しないでください)。ご覧のとおり、すべてに 3 文字の略語が付いています。

　金属製の脚がたくさん付いたプラスチックの部分は、デジタル時計だけでなく、シンクレア ZX81 も生み出した素晴らしいシリコンチップです。それぞれのプラスチック片の中に、 K カーソルと同じくらいの大きさのシリコン片があり、ワイヤで金属製の脚に接続されています。

　動作の背後にある頭脳は、CPU (中央プロセッサユニット) と呼ばれることが多いプロセッサチップです。これは Z80 プロセッサ (実際には Z80A で、より高速です) です。

　プロセッサはコンピュータ全体を制御し、演算を行い、どのキーが押されたかを考慮し、その結果として何を行うかを決定し、テレビの画像を調整します。しかし、その賢さにもかかわらず、これをすべて単独で行うことはできません。そのままでは、BASIC、浮動小数点演算、テレビについては何も知らず、すべての命令を別のチップである ROM (読み取り専用メモリ) から取得する必要があります。 ROM は、予測可能なすべての状況下で何をすべきかをプロセッサに指示する完全なコンピュータープログラムを作成する命令の長いリストにすぎません。このプログラムは BASIC ではなく、いわゆる Z80 マシンコードで書かれており、長いバイト列の形式をとります。 (バイトは 0 から 255 までの単なる数字であることに注意してください。) 各バイトには、ROM 内の場所を示すアドレスがあります。最初のアドレスは 0、2 番目のアドレスは 1、というように 8191 まで続きます。

つまり、合計 8192 = 8*1024 バイトとなるため、この ZX81 BASIC は 8K BASIC と呼ばれることもあります。 1K は 1024です。

　多くの異なるマシンに同様のチップがありますが、この特定の命令シーケンスは ZX81 に固有であり、ケンブリッジの数学者の小さな会社によって ZX81 のために特別に書かれました。

　関数 PEEK を使用すると、特定のアドレスにどのバイトがあるかを確認できます。たとえば、このプログラムは ROM の最初の 21 バイト (およびそのアドレス) を出力します。
PRINT "ADDRESS"; TAB 8;"BYTE"
　　20 FOR A = 0 TO 20
　　30 PRINT A; TAB 8; PEEK A
　　40 NEXT A

　次に考慮すべきチップはメモリ、つまり RAM (ランダムアクセスメモリ) チップです。ここには、プロセッサが保持したい情報、つまり BASIC プログラム、変数、テレビの画像、およびコンピュータがどのような状態にあるかに関するさまざまなメモ (システム変数) が保存されます。

　ROM と同様に、メモリはバイト単位で構成されており、それぞれにアドレスがあります。アドレスの範囲は 16384 から 17407 (または、16K RAM パックの場合は最大 32767) です。ここでも ROM と同様に、値を見つけることができます。これらのバイトは PEEK を使用して変更できますが、ROM との大きな違いは、変更もできることです。（もちろんROMは固定されており変更できません。）

　以下を入力します。
POKE 17300,57

　これにより、アドレス 17300 のバイトの値は 57 になります。
PRINT PEEK 17300

　番号「57」が返ります。 (不正行為がないことを証明するために、他の値を入力してみてください。)

　アドレスは 0 ～ 65535 でなければならないことに注意してください。そして、これらのほとんどは ROM 内のバイトを参照するか、まったくどこにも参照しないので、効果はありません。値は -255 ～ +255 である必要があり、負の場合は 256 が加算されます。

　使い方を知っていれば、POKEはコンピュータに対して計り知れない力を与えてくれます。

　ただし、必要な知識は、このような入門書では伝えられるものではありません

　最後の大きなチップはロジックチップ、または SCL (Sinclair Computer Logic) チップです。繰り返しになりますが、これは ZX81 用に特別に設計され、作られており、他のチップを賢い方法で接続して、通常よりも多くのことを実行できるようにします。

　変調器はコンピュータのテレビ出力をテレビに適した形式に変換し、レギュレータは平滑化された未調整の 9 ボルトの電源を安定化された 5 ボルトに変換します。

まとめ
　チップス
　ステートメント: POKE
　ファンクション: PEEK
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ZX81の基板とメモリアクセスについて記述しています。

ZX81の基板は４つのチップから構成されており、とてもシンプルな事がわかります。
まあ、その分機能が少なく、音が出なかったりしますが。。。

さて、次の章からいよいよ機械語の話となります。