游戏男孩:半携带标志和16位指令(特别是操作码0xE8)

Question

和很多其他人一样，我正在编写一个游戏男孩模拟器，我有几个关于0xE8指令的问题(ADD SP, n有一个8位的即时指令)。

这里声称，在16位指令中，如果从第7位到第8位出现进位，则设置半进位标志，而这里则说半进位标志表示从第11位到第12位的进位。在这个Reddit线程中，这个问题似乎有点混乱，(我听说) 游戏男孩CPU手册似乎也没有什么可说的。

我的问题如下：

1. 半进位标志在操作码0xE8中是如何表现的？
2. 操作码0xE8是如何在物理硬件中实现的？
3. 哪个是正确的，半进位是从第7位到第8位，还是半进位是从第11位到第12位(如果是16位指令)？

Answer 1

游戏男孩使用的SM83 CPU核心几乎肯定有一个8位的ALU，这意味着16位ALU操作实际上是由两个8位操作组成的。和普通的Z80 CPU一样，它还有一个专用的16位增量/递减/加载单元，它可以快速处理某些16位操作，但不能更新标志。基本上：

• 如果更新了标志，则16位操作肯定涉及到ALU，因此它实际上使用了遮罩下的两个8位ALU操作。
• 如果未更新标志，且16位操作仅为+1 / -1 / load，则使用16位增量器单元完成。

因此，每当您处理标志时，如果您想对操作进行推理，请尝试考虑8位操作(首先是低字节，然后是高字节)。

1. 半进位标志在操作码0xE8中是如何表现的？

正如在另一个答案中指出的，H是在第3位有进位时设置的，C是在第7位有进位时设置的。

下面是一个有趣的思考练习:如果SP=$FFFF和您执行ADD SP, -1，您将得到SP=$FFFE，并且设置了H和C。你能理解为什么吗？

由于有符号数字的工作方式，低字节操作在这种情况下基本上只是一个正常的加法。-1 = $FF，所以它正在计算$FF+ $FF。

↑上方的提示

1. 操作码0xE8是如何在物理硬件中实现的？

我们还没有完全理解它在最低可能的水平，但我知道有两个8位操作。在我的系统中，我已经确认，首先有一个ALU操作更新标志(H，C)，而不是SP，然后是其他一些操作，最后SP是一次原子更新。这表明ADD SP, e可能实际上在两个单独的8位操作中将结果计算到某个临时寄存器中(例如，一个真实的Z80有一个用于某些ALU操作的不可见的WZ临时寄存器)，然后从其中加载SP。

我认为ADD HL, BC更有趣一些--我的测试平台--我已经确认它首先更新L，然后更新H，标志被更新了两次。这意味着它实际上执行了类似于

ADD L, C
ADC H, B

后一个8位操作更新标志，因此我们从未看到ADD L, C的结果标志。但是，如果L位3有一个进位，则可以暂时设置半进位标志！

1. 哪个是正确的，半进位是从第7位到第8位，还是半进位是从第11位到第12位(如果是16位指令)？

这取决于指令，但是这些标志总是基于相同的位位置更新的，如果您认为从8位values...it的角度来看，无论我们谈论的是16位值的高字节还是低字节，都会有所不同。位11只是高字节的第3位。

• ADD SP, e：h来自位3，C来自位7(标志来自低字节op)
• LD HL, SP+e：h来自位3，C来自位7(标志来自低字节op)
• ADD HL, rr：h来自位11，C来自位15 (标志来自高字节op)
• INC rr：没有标志更新(由16位inc/dec单元执行)
• DEC rr：没有标志更新(由16位inc/dec单元执行)

Answer 2

TL;DR:对于，当进位从第3位到第4位时设置H标志。**

我决定在真正的硬件上测试这一点，所以我用GB-Z80程序集编写了一个简单的测试ROM，测试以下场景：

SP =$2000 F

ADD SP,$01

SP = $00F0

ADD SP,$10

SP = $0FF0

ADD SP,$10

对于每种情况，我都将寄存器F的值存储在内存中的ADD之后，然后在屏幕上显示每个字节的位5(H标志)。

我在3种不同的型号(Gameboy Pocket、Gameboy Color和Gameboy Advance )上运行了这个程序，并在所有3种设备上获得了以下输出：1 0 0。因此，第3->4位的进位导致H的设定，而从7->8或11->12的进位则没有。

对于ADD HL,rr ( rr是BC/DE/HL/SP)来说，这似乎是另一个故事。根据我的测试，如果从第11位到第12位发生进位，则设置H。