MOS 6502

MOS 6502는 모스 테크놀로지사의 8비트 MPU이다. 모토로라의 6809계열의 CPU로 분류되며 명칭 또한 인텔 계열이 CPU(중앙 처리 장치)라는 단어를 사용한 데 반해, 모토로라 계열은 MPU(Main Processing Unit)라는 용어를 사용한다.

MOS 6502

DIP-40에 있는 6502 칩. 4자리 날짜 코드는 1985년 45주차(11월) 생산을 의미함.
생산	1975년(1975)
주요 제조사	모스 테크놀로지, 로크웰, 시너텍
최대 CPU 클럭 속도	1 MHz ~ 3 MHz
명령어 집합	MOS 6502
트랜지스터	3,510, 3,218
데이터 폭	8비트
주소 폭	16비트
이전 모델	모토로라 6800 MOS 6501
후속 모델	MOS 6510 WDC 65C02 WDC 65C816
패키지	40핀 DIP

프로세서 레지스터 개수가 인텔 계열의 CPU에 비해 적으나, 제로 페이지라는 메모리 에리어 중 특수한 영역을 임시 기억공간으로 활용하여 프로세서 레지스터 부족분을 메운다. 입출력을 위한 주소 공간이 별도로 준비되어 있지 않기 때문에 메인 메모리의 일정 부분을 입출력으로 사용하는 메모리 맵 입출력 방식으로 동작한다.

명령어 집합

주소 모드

각 명령어는 주소 지정 모드에 따라 다른 수의 클럭 사이클이 필요하다:

• Implied/Accumulator: 2 사이클
• Immediate: 2 사이클
• Zero Page: 3 사이클
• Zero Page Indexed: 4 사이클
• Absolute: 4 사이클
• Absolute Indexed: 4-5 사이클 (페이지 경계 크로싱 시 +1)
• Indexed Indirect: 6 사이클
• Indirect Indexed: 5-6 사이클 (페이지 경계 크로싱 시 +1)
• 분기 명령어: 2-4 사이클 (분기하지 않으면 2, 분기하면 3, 페이지 경계 크로싱 시 4)

공식 명령어

데이터 전송 명령어 (Load/Store/Transfer)

• LDA (Load Accumulator): 메모리 값을 누산기(A)에 로드
• LDX (Load X): 메모리 값을 X 레지스터에 로드
• LDY (Load Y): 메모리 값을 Y 레지스터에 로드
• STA (Store Accumulator): 누산기(A) 값을 메모리에 저장
• STX (Store X): X 레지스터 값을 메모리에 저장
• STY (Store Y): Y 레지스터 값을 메모리에 저장
• TAX (Transfer A to X): 누산기 값을 X로 복사
• TAY (Transfer A to Y): 누산기 값을 Y로 복사
• TXA (Transfer X to A): X 값을 누산기로 복사
• TYA (Transfer Y to A): Y 값을 누산기로 복사
• TSX (Transfer SP to X): 스택 포인터 값을 X로 복사
• TXS (Transfer X to SP): X 값을 스택 포인터로 복사

산술 연산 명령어 (Arithmetic)

• ADC (Add with Carry): 캐리를 포함하여 메모리 값을 누산기에 더함
• SBC (Subtract with Carry): 캐리를 포함하여 메모리 값을 누산기에서 뺌
• INC (Increment): 메모리 값을 1 증가
• INX (Increment X): X 레지스터를 1 증가
• INY (Increment Y): Y 레지스터를 1 증가
• DEC (Decrement): 메모리 값을 1 감소
• DEX (Decrement X): X 레지스터를 1 감소
• DEY (Decrement Y): Y 레지스터를 1 감소

논리 연산 명령어 (Logical)

• AND (Logical AND): 메모리 값과 누산기의 비트 AND 연산
• ORA (Logical OR): 메모리 값과 누산기의 비트 OR 연산
• EOR (Exclusive OR): 메모리 값과 누산기의 비트 XOR 연산
• BIT (Bit Test): 메모리와 누산기의 AND 결과로 플래그 설정 (누산기는 변경 안 됨)

시프트/회전 명령어 (Shift/Rotate)

• ASL (Arithmetic Shift Left): 왼쪽으로 1비트 시프트, 최하위 비트에 0 삽입
• LSR (Logical Shift Right): 오른쪽으로 1비트 시프트, 최상위 비트에 0 삽입
• ROL (Rotate Left): 캐리를 포함하여 왼쪽으로 1비트 회전
• ROR (Rotate Right): 캐리를 포함하여 오른쪽으로 1비트 회전

비교 명령어 (Comparison)

• CMP (Compare): 누산기와 메모리 값을 비교 (A - M 연산으로 플래그 설정)
• CPX (Compare X): X 레지스터와 메모리 값을 비교
• CPY (Compare Y): Y 레지스터와 메모리 값을 비교

분기 명령어 (Branch)

모든 분기 명령어는 상대 주소 모드를 사용하며, 조건이 참일 때 -128~+127 범위로 점프한다.

• BCC (Branch if Carry Clear): 캐리 플래그가 0이면 분기
• BCS (Branch if Carry Set): 캐리 플래그가 1이면 분기
• BEQ (Branch if Equal): 제로 플래그가 1이면 분기 (결과가 0)
• BNE (Branch if Not Equal): 제로 플래그가 0이면 분기 (결과가 0이 아님)
• BMI (Branch if Minus): 네거티브 플래그가 1이면 분기 (결과가 음수)
• BPL (Branch if Plus): 네거티브 플래그가 0이면 분기 (결과가 양수)
• BVC (Branch if Overflow Clear): 오버플로 플래그가 0이면 분기
• BVS (Branch if Overflow Set): 오버플로 플래그가 1이면 분기

점프/서브루틴 명령어 (Jump/Subroutine)

• JMP (Jump): 지정된 주소로 무조건 점프
• JSR (Jump to Subroutine): 서브루틴 호출 (리턴 주소를 스택에 저장)
• RTS (Return from Subroutine): 서브루틴에서 복귀 (스택에서 주소 복원)
• RTI (Return from Interrupt): 인터럽트 처리 후 복귀 (상태와 주소 복원)

스택 명령어 (Stack)

• PHA (Push Accumulator): 누산기를 스택에 저장
• PHP (Push Processor Status): 프로세서 상태(P)를 스택에 저장
• PLA (Pull Accumulator): 스택에서 누산기로 복원
• PLP (Pull Processor Status): 스택에서 프로세서 상태 복원

상태 플래그 명령어 (Status Flag)

• CLC (Clear Carry): 캐리 플래그를 0으로 클리어
• SEC (Set Carry): 캐리 플래그를 1로 설정
• CLI (Clear Interrupt): 인터럽트 비활성화 플래그를 0으로 클리어 (인터럽트 허용)
• SEI (Set Interrupt): 인터럽트 비활성화 플래그를 1로 설정 (인터럽트 금지)
• CLV (Clear Overflow): 오버플로 플래그를 0으로 클리어
• CLD (Clear Decimal): BCD 모드 플래그를 0으로 클리어 (이진 모드)
• SED (Set Decimal): BCD 모드 플래그를 1로 설정 (BCD 모드)

기타 명령어 (Miscellaneous)

• NOP (No Operation): 아무 동작도 하지 않음 (2 사이클 소요)
• BRK (Break): 소프트웨어 인터럽트 발생 (디버깅용)

색상	주소 지정 모드	약어	설명	예시
연한 빨강	Implied	impl	명령어 자체에 피연산자가 내포됨	CLC (캐리 플래그 클리어)
노랑	Accumulator	A	누산기(A)를 피연산자로 사용	ASL A (누산기 왼쪽 시프트)
연한 초록	Immediate	imm	명령어 바로 다음 바이트가 값	LDA #$42 (A에 $42 로드)
연한 주황	Zero Page	zpg	$0000-$00FF 범위의 주소 (1바이트)	LDA $80 (주소 $0080의 값 로드)
주황	Zero Page,X	zpg,X	Zero Page 주소에 X 레지스터 값 더함	LDA $80,X ($0080+X 주소의 값)
진한 주황	Zero Page,Y	zpg,Y	Zero Page 주소에 Y 레지스터 값 더함	LDX $80,Y ($0080+Y 주소의 값)
연한 파랑	Absolute	abs	16비트 절대 주소 (2바이트)	LDA $1234 (주소 $1234의 값 로드)
파랑	Absolute,X	abs,X	절대 주소에 X 레지스터 값 더함	LDA $1234,X ($1234+X 주소의 값)
파랑	Absolute,Y	abs,Y	절대 주소에 Y 레지스터 값 더함	LDA $1234,Y ($1234+Y 주소의 값)
하늘색	Indexed Indirect	X,ind	(Zero Page + X) 주소에서 16비트 주소 읽음	LDA ($80,X) (($80+X) 위치의 포인터가 가리키는 값)
진한 하늘색	Indirect Indexed	ind,Y	Zero Page 주소에서 16비트 주소 읽고 Y 더함	LDA ($80),Y (($80) 포인터 + Y가 가리키는 값)
보라	Indirect	ind	주소가 가리키는 곳에서 16비트 주소 읽음 (JMP만 사용)	JMP ($1234) ($1234 위치의 포인터로 점프)
분홍	Relative	rel	현재 PC 기준 상대 오프셋 (-128~+127)	BNE $10 (0이 아니면 PC+$10으로 분기)
회색	—	—	미정의/비공식 opcode	—

	x0	x1	x2	x3	x4	x5	x6	x7	x8	x9	xA	xB	xC	xD	xE	xF
0x	BRK impl	ORA X,ind	—	—	—	ORA zpg	ASL zpg	—	PHP impl	ORA imm	ASL A	—	—	ORA abs	ASL abs	—
1x	BPL rel	ORA ind,Y	—	—	—	ORA zpg,X	ASL zpg,X	—	CLC impl	ORA abs,Y	—	—	—	ORA abs,X	ASL abs,X	—
2x	JSR abs	AND X,ind	—	—	BIT zpg	AND zpg	ROL zpg	—	PLP impl	AND imm	ROL A	—	BIT abs	AND abs	ROL abs	—
3x	BMI rel	AND ind,Y	—	—	—	AND zpg,X	ROL zpg,X	—	SEC impl	AND abs,Y	—	—	—	AND abs,X	ROL abs,X	—
4x	RTI impl	EOR X,ind	—	—	—	EOR zpg	LSR zpg	—	PHA impl	EOR imm	LSR A	—	JMP abs	EOR abs	LSR abs	—
5x	BVC rel	EOR ind,Y	—	—	—	EOR zpg,X	LSR zpg,X	—	CLI impl	EOR abs,Y	—	—	—	EOR abs,X	LSR abs,X	—
6x	RTS impl	ADC X,ind	—	—	—	ADC zpg	ROR zpg	—	PLA impl	ADC imm	ROR A	—	JMP ind	ADC abs	ROR abs	—
7x	BVS rel	ADC ind,Y	—	—	—	ADC zpg,X	ROR zpg,X	—	SEI impl	ADC abs,Y	—	—	—	ADC abs,X	ROR abs,X	—
8x	—	STA X,ind	—	—	STY zpg	STA zpg	STX zpg	—	DEY impl	—	TXA impl	—	STY abs	STA abs	STX abs	—
9x	BCC rel	STA ind,Y	—	—	STY zpg,X	STA zpg,X	STX zpg,Y	—	TYA impl	STA abs,Y	TXS impl	—	—	STA abs,X	—	—
Ax	LDY imm	LDA X,ind	LDX imm	—	LDY zpg	LDA zpg	LDX zpg	—	TAY impl	LDA imm	TAX impl	—	LDY abs	LDA abs	LDX abs	—
Bx	BCS rel	LDA ind,Y	—	—	LDY zpg,X	LDA zpg,X	LDX zpg,Y	—	CLV impl	LDA abs,Y	TSX impl	—	LDY abs,X	LDA abs,X	LDX abs,Y	—
Cx	CPY imm	CMP X,ind	—	—	CPY zpg	CMP zpg	DEC zpg	—	INY impl	CMP imm	DEX impl	—	CPY abs	CMP abs	DEC abs	—
Dx	BNE rel	CMP ind,Y	—	—	—	CMP zpg,X	DEC zpg,X	—	CLD impl	CMP abs,Y	—	—	—	CMP abs,X	DEC abs,X	—
Ex	CPX imm	SBC X,ind	—	—	CPX zpg	SBC zpg	INC zpg	—	INX impl	SBC imm	NOP impl	—	CPX abs	SBC abs	INC abs	—
Fx	BEQ rel	SBC ind,Y	—	—	—	SBC zpg,X	INC zpg,X	—	SED impl	SBC abs,Y	—	—	—	SBC abs,X	INC abs,X	—

비공식 명령어

다음 표는 NMOS 6502의 256개 opcode를 모두 포함한다. 진한 회색으로 표시된 명령어들은 MOS Technology가 공식적으로 문서화하지 않은 opcode이다. 이들은 NMOS 6502의 내부 논리 회로 특성으로 인해 작동하며, 일부는 유용한 기능을 제공한다. CMOS 버전인 65C02와 후속 프로세서인 WDC 65816에서는 대부분의 비공식 명령어가 작동하지 않으며, 공식 NOP로 대체되거나 새로운 명령어로 할당되었다.

주요 비공식 명령어:

• SLO (ASL + ORA): 메모리를 왼쪽 시프트하고 누산기와 OR 연산
• RLA (ROL + AND): 메모리를 왼쪽 회전하고 누산기와 AND 연산
• SRE (LSR + EOR): 메모리를 오른쪽 시프트하고 누산기와 XOR 연산
• RRA (ROR + ADC): 메모리를 오른쪽 회전하고 누산기에 더함
• SAX (STA + STX): A AND X의 결과를 메모리에 저장
• LAX (LDA + LDX): 메모리 값을 A와 X 모두에 로드
• DCP (DEC + CMP): 메모리를 감소시키고 누산기와 비교
• ISC (INC + SBC): 메모리를 증가시키고 누산기에서 뺌
• ANC (AND + ASL 캐리): 즉시값과 AND하고 결과의 비트 7을 캐리로
• ALR (AND + LSR): 즉시값과 AND하고 오른쪽 시프트
• ARR (AND + ROR): 즉시값과 AND하고 오른쪽 회전
• SBX (CMP + DEX): (A AND X) - 즉시값을 X에 저장
• SHA/SHX/SHY: 인덱스 레지스터와 주소 high byte의 AND 연산 (불안정)
• TAS: A AND X를 스택 포인터에 저장하고 메모리에도 기록 (불안정)
• LAS: 메모리와 스택 포인터의 AND를 A, X, SP에 저장
• JAM/KIL/HLT: CPU를 정지시킴 (리셋 필요)
• NOP (다양한 주소 모드): 공식 NOP와 동일하지만 다른 주소 모드 사용

	x0	x1	x2	x3	x4	x5	x6	x7	x8	x9	xA	xB	xC	xD	xE	xF
0x	BRK impl	ORA X,ind	JAM	SLO X,ind	NOP zpg	ORA zpg	ASL zpg	SLO zpg	PHP impl	ORA imm	ASL A	ANC imm	NOP abs	ORA abs	ASL abs	SLO abs
1x	BPL rel	ORA ind,Y	JAM	SLO ind,Y	NOP zpg,X	ORA zpg,X	ASL zpg,X	SLO zpg,X	CLC impl	ORA abs,Y	NOP impl	SLO abs,Y	NOP abs,X	ORA abs,X	ASL abs,X	SLO abs,X
2x	JSR abs	AND X,ind	JAM	RLA X,ind	BIT zpg	AND zpg	ROL zpg	RLA zpg	PLP impl	AND imm	ROL A	ANC imm	BIT abs	AND abs	ROL abs	RLA abs
3x	BMI rel	AND ind,Y	JAM	RLA ind,Y	NOP zpg,X	AND zpg,X	ROL zpg,X	RLA zpg,X	SEC impl	AND abs,Y	NOP impl	RLA abs,Y	NOP abs,X	AND abs,X	ROL abs,X	RLA abs,X
4x	RTI impl	EOR X,ind	JAM	SRE X,ind	NOP zpg	EOR zpg	LSR zpg	SRE zpg	PHA impl	EOR imm	LSR A	ALR imm	JMP abs	EOR abs	LSR abs	SRE abs
5x	BVC rel	EOR ind,Y	JAM	SRE ind,Y	NOP zpg,X	EOR zpg,X	LSR zpg,X	SRE zpg,X	CLI impl	EOR abs,Y	NOP impl	SRE abs,Y	NOP abs,X	EOR abs,X	LSR abs,X	SRE abs,X
6x	RTS impl	ADC X,ind	JAM	RRA X,ind	NOP zpg	ADC zpg	ROR zpg	RRA zpg	PLA impl	ADC imm	ROR A	ARR imm	JMP ind	ADC abs	ROR abs	RRA abs
7x	BVS rel	ADC ind,Y	JAM	RRA ind,Y	NOP zpg,X	ADC zpg,X	ROR zpg,X	RRA zpg,X	SEI impl	ADC abs,Y	NOP impl	RRA abs,Y	NOP abs,X	ADC abs,X	ROR abs,X	RRA abs,X
8x	NOP imm	STA X,ind	NOP imm	SAX X,ind	STY zpg	STA zpg	STX zpg	SAX zpg	DEY impl	NOP imm	TXA impl	ANE imm	STY abs	STA abs	STX abs	SAX abs
9x	BCC rel	STA ind,Y	JAM	SHA ind,Y	STY zpg,X	STA zpg,X	STX zpg,Y	SAX zpg,Y	TYA impl	STA abs,Y	TXS impl	TAS abs,Y	SHY abs,X	STA abs,X	SHX abs,Y	SHA abs,Y
Ax	LDY imm	LDA X,ind	LDX imm	LAX X,ind	LDY zpg	LDA zpg	LDX zpg	LAX zpg	TAY impl	LDA imm	TAX impl	LXA imm	LDY abs	LDA abs	LDX abs	LAX abs
Bx	BCS rel	LDA ind,Y	JAM	LAX ind,Y	LDY zpg,X	LDA zpg,X	LDX zpg,Y	LAX zpg,Y	CLV impl	LDA abs,Y	TSX impl	LAS abs,Y	LDY abs,X	LDA abs,X	LDX abs,Y	LAX abs,Y
Cx	CPY imm	CMP X,ind	NOP imm	DCP X,ind	CPY zpg	CMP zpg	DEC zpg	DCP zpg	INY impl	CMP imm	DEX impl	SBX imm	CPY abs	CMP abs	DEC abs	DCP abs
Dx	BNE rel	CMP ind,Y	JAM	DCP ind,Y	NOP zpg,X	CMP zpg,X	DEC zpg,X	DCP zpg,X	CLD impl	CMP abs,Y	NOP impl	DCP abs,Y	NOP abs,X	CMP abs,X	DEC abs,X	DCP abs,X
Ex	CPX imm	SBC X,ind	NOP imm	ISC X,ind	CPX zpg	SBC zpg	INC zpg	ISC zpg	INX impl	SBC imm	NOP impl	USBC imm	CPX abs	SBC abs	INC abs	ISC abs
Fx	BEQ rel	SBC ind,Y	JAM	ISC ind,Y	NOP zpg,X	SBC zpg,X	INC zpg,X	ISC zpg,X	SED impl	SBC abs,Y	NOP impl	ISC abs,Y	NOP abs,X	SBC abs,X	INC abs,X	ISC abs,X

예제 코드

; TOLOWER:
;
; Convert a null-terminated character string to all lower case.
; Maximum string length is 255 characters, plus the null term-
; inator.
;
; Parameters:
;
; SRC - Source string address
; DST - Destination string address
;
        ORG $0080
;
0080 00 04 SRC .WORD $0400 ;source string pointer ($40)
0082 00 05 DST .WORD $0500 ;destination string pointer ($42)
;
0600 ORG $0600 ;execution start address
;
0600 A0 00 TOLOWER LDY #$00 ;starting index
;
0602 B1 80 LOOP LDA (SRC),Y ;get from source string
0604 F0 11 BEQ DONE ;end of string
;
0606 C9 41 CMP #'A' ;if lower than UC alphabet...
0608 90 06 BCC SKIP ;copy unchanged
;
060A C9 5B CMP #'Z'+1 ;if greater than UC alphabet...
060C B0 02 BCS SKIP ;copy unchanged
;
060E 09 20 ORA #%00100000 ;convert to lower case
;
0610 91 82 SKIP STA (DST),Y ;store to destination string
0612 C8 INY ;bump index
0613 D0 ED BNE LOOP ;next character
;
; NOTE: If .Y wraps the destination string will be left in an undefined
; state. We set carry to indicate this to the calling function.
;
0615 38 SEC ;report string too long error &...
0616 60 RTS ;return to caller
;
0617 91 82 DONE STA (DST),Y ;terminate destination string
0618 18 CLC ;report conversion completed &...
0619 60 RTS ;return to caller
;
                       .END

같이 보기

• 모스 테크놀로지