Question

这里先稍微复习一下第2章的内容。计算机的硬件有三个基本要素，CPU、内存和I/O。CPU负责解释、执行程序，从内存或I/O输入数据，在内部进行运算，再把运算结果输出到内存或I/O。内存中存放着程序，程序是指令和数据的集合。I/O中临时存放着用于与周边设备进行输入输出的数据

复习就到这里，下面来扩充所学到的知识。既然数据的运算是在CPU中进行的，那么在CPU内部就应该有存储数据的地方。这种存储数据的地方叫做“寄存器”。虽然也叫寄存器，但是与I/O的寄存器不同，CPU的寄存器不仅能存储数据，还具备对数据进行运算的能力。CPU带有什么样的寄存器取决于CPU的种类。Z80 CPU所带有的寄存器如图3.2所示（A,B,C,D,E,F,H,L每个寄存器都带有一个辅助寄存器，本节忽略了对它们的介绍）

图3.2 Z80 CPU的寄存器

A、B、C、D等字母是寄存器的名字。在汇编语言中，可以将寄存器的名字指定为操作数

IX,IY,SP,PC这4个寄存器的大小是16比特，其余寄存器大小都是8比特。寄存器的用途取决于它的类型，有的指令只能将特定的寄存器指定为操作数

举例来说，A寄存器也叫做“累加器”，是运算的核心。所以连接到它上面的导线也一定会比其他寄存器多。F寄存器也叫做“标志寄存器”，用于存储运算结果的状态，比如是否发生了进位、数字大小的比较结果等。PC寄存器也叫做“程序指针”，存储着指向CPU接下来要执行的指令的地址。PC寄存器的值会随着滴答滴答的时钟信号自动更新，可以说程序就是依靠不断变化的PC寄存器的值运行起来的。SP寄存器也叫做“栈顶指针”，用于在内存中创建一块称为“栈”的临时数据存储区域

既然已经熟悉了寄存器的功能，下面就开始介绍代码清单3.2的内容。这段程序大体上可以分为两部分 – “设定Z80 PIO”和“与Z80 PIO进行输入输出”。Z80 PIO带有两个端口（端口A和端口B），用于与周边设备输入输出数据。首先必须为每个端口设定输入输出模式，这里端口A用于接收由指拨开关输入的数据，为了实现这个功能，需要如下的代码

LD A,207

OUT (2),A

LD A,255

OUT (2),A

这里的207和255是连续向Z80 PIO的端口A控制寄存器（对应该I/O的地址编号为2）写入的两个数据。虽然使用OUT指令可以向I/O写入数据，但不能直接把207和255这样的数字作为OUT指令的操作数，操作数必须是已存储在CPU寄存器中的数字，这是汇编语言的规定。

于是，先通过指令LD A 207把数字207读入到寄存器A中，再通过指令OUT (2),A把寄存器A中的数据写入到I/O地址所对应的寄存器中。像(2)这样用括号括起来的数字，表示的地址编号，端口A控制寄存器的I/O地址是2号

一旦把207写入到端口A控制寄存器，Z80 PIO就明白了“哦，想要设定端口A的输入输出模式啊！”而通过接下来写入的255，Z80 PIO就知道“要把端口A设定为输入模式”

同样地，通过下面的程序可以将端口B设定为输出模式

LD A,207

OUT (3),A

LD A,0

OUT (3),A

先把207写入端口B控制寄存器（对应的I/O地址为3号）然后写入0，这个0表示要把端口B设定为输出模式，应该使用什么样的数字设定端口，在Z80 PIO的资料上有说明。用207，255，0这样的数字表示功能设定参数，这也是为了适应计算机的处理方式

完成了Z80 PIO的设定后，就进入了一段死循环处理，用于把由指拨开关输入的数据输出到LED。为了完成这个功能，需要如下的代码：

LOOP:   IN A,(0)

OUT (1),A

JP LOOP

IN A,(0)的作用是把数据由端口A数据寄存器（连接在指拨开关上，对应的I/O地址为0号）输入到CPU的寄存器A

OUT (1),A的作用是把寄存器A的值输出到端口B数据寄存器上（连接在LED上，对应的I/O地址为1号）

JP LOOP的作用是使程序的流程跳转到LOOP（标签名）标签所标识的指令上。JP是Jump的缩写

IN A,(0)所在行的开头有一个标签LOOP:，代表着这一行的内存地址。正如刚才所讲的那样，在用汇编语言编程时，如果老想着“这一行对应的内存地址是什么？“就会很不方便，所以就要用LOOP:这样的标签代替内存地址。当把标签作为JP指令的操作数时，标签名的结尾不需要冒号，但在设定标签时，标签名的结尾需要加一个冒号，这一点请注意