Perlで加算回路。

いまさらな加算回路を、いまさらのPerlで書いてみた。

普通に計算すりゃいいじゃねーか！って内容なわけだけど、脳みそのリハビリを兼ねてZ80用のバイナリコードをニーモニックに変換してたついでに加算回路を記述してみた。

Perlなのは、使用環境がVSCode+WSL2:Ubuntuだったので、インストール作業なし、バージョン差異なし、コンパイル作業なし、文字列の取り扱いが楽って理由で変換コード書く際に使っていたから。

で、コードについてもメモしとくと、Z80のALUは、4bitで演算してるので半加算器、全加算器、それらを組みわあせた4bit加算器となっている。

#

# HALF ADDER

sub half_adder {

    return hex($_[0])^hex($_[1]), hex($_[0])&hex($_[1]);

}

#

# FULL ADDER

sub full_adder {

    my($BIT, $CARRY1 ) = half_adder($_[0],$_[1]);

    my($BIT, $CARRY2 ) = half_adder($BIT,$_[2]);

    return $BIT, ($CARRY1|$CARRY2);

}

#

# 4bit ADDER

sub ADD_4bit {

    my @BIT; my $CARRY = 0;

    my @BIT1 = sprintf("%04b",hex($_[0])) =~ /.{1}/g;

    my @BIT2 = sprintf("%04b",hex($_[1])) =~ /.{1}/g;

    if ( $_[2] ) { $CARRY = $_[2] }

    for ( my $i = 3; $i >= 0; $i-- ) {

        ($BIT[$i], $CARRY) = full_adder($BIT1[$i],$BIT2[$i],$CARRY);

    }

    return join('',@BIT), $CARRY;

}

以下は、8bitと16bitの加減算用サブルーチン。

$C、$Hは、元コードで宣言済みのフラグレジスタのキャリーフラグとハーフキャリーフラグを指す変数。ここでは何も宣言してないので意味ないんだけど。

実際のコードでは、まとめて一つの関数にしてあるのだけど、コメントアウトしても場所とって邪魔なので、こちらに保管。

sub ADD_8bit {

    my @BITS;

    if ( !$_[2] ) { $C = 0; }

    ($BITS[1], $H) = ADD_4bit(substr($_[0],1,1),substr($_[1],1,1),$C);

    ($BITS[0], $C) = ADD_4bit(substr($_[0],0,1),substr($_[1],0,1),$H);

    return sprintf("%02X",oct("0b".join("",@BITS)));

}

 

sub ADD_16bit {

    my @BITS;

    if ( !$_[2] ) { $C = 0; }

    ($BITS[3], $H) = ADD_4bit(substr($_[0],3,1),substr($_[1],3,1),$C);

    ($BITS[2], $C) = ADD_4bit(substr($_[0],2,1),substr($_[1],2,1),$H);

    ($BITS[1], $H) = ADD_4bit(substr($_[0],1,1),substr($_[1],1,1),$C);

    ($BITS[0], $C) = ADD_4bit(substr($_[0],0,1),substr($_[1],0,1),$H);

    return sprintf("%04X",oct("0b".join("",@BITS)));

}

sub SUB_8bit {

    $C = 1;

    my @BITS;

    my $NOT_BIT = sprintf("%02X",oct("0b".substr(sprintf("%b",~hex($_[1])),-8,8)));

    ($BITS[1], $H) = ADD_4bit(substr($_[0],1,1),substr($NOT_BIT,1,1),$C);

    ($BITS[0], $C) = ADD_4bit(substr($_[0],0,1),substr($NOT_BIT,0,1),$H);

    return sprintf("%02X",oct("0b".join("",@BITS)));

}

 

sub SUB_16bit {

    $C = 1;

    my @BITS;

    my $NOT_BIT = sprintf("%04X",oct("0b".substr(sprintf("%016b",~hex($_[1])),-16,16)));

    ($BITS[3], $H) = ADD_4bit(substr($_[0],3,1),substr($NOT_BIT,3,1),$C);

    ($BITS[2], $C) = ADD_4bit(substr($_[0],2,1),substr($NOT_BIT,2,1),$H);

    ($BITS[1], $H) = ADD_4bit(substr($_[0],1,1),substr($NOT_BIT,1,1),$C);

    ($BITS[0], $C) = ADD_4bit(substr($_[0],0,1),substr($NOT_BIT,0,1),$H);

    return sprintf("%04X",oct("0b".join("",@BITS)));

}