ＣＰ／ＭがＴＫ－８０互換のワンボードマイコンの上で復活します
ＮＤ８０ＺⅢとＭＹＣＰＵ８０の上でＣＰ／Ｍが走ります！
［第２９２回］
●ロジアナ波形への疑問
注意深い読者でしたならば、あるいはこれまでにお見せしましたロジアナ波形におかしなところがあることにお気付きかもしれません。
ええ。
かくいう私もロジアナの波形をもとにして説明を書いておりますときに、「あれえ、この波形はおかしいんじゃないの？」ということに気が付きました。
しかしその時点でそれを追求し始めますとまたしても進行がストップしてしまいます。
そこでその件につきましては、作業が一段落してからゆっくり確認しよう、ということでしばらく棚上げにしてきました。
今もまだ記事としては途中の段階なのですが、実際の検証作業としましてはやっと一段落つきました。
ですのでこの機会にその問題について少し落ち着いて考察してみました。
下の波形は［第２８８回］でお見せしました。
当初の回路のままでは、Ｚ８０で追加された命令がもとで誤動作が発生する可能性があります。
そこでそれを回避するためにＳＴＯＰ回路に変更を加えました（［第２８７回］）。
下の波形は変更後のＳＴＯＰ回路が正しく動作しているところを観測したロジアナ波形です。
ここで私はプローブ０１のＡの波形がおかしいことに気が付きました。
皆様はお気付きになられましたでしょうか？
このＡについては、［第２８８回］では「データバスの値がＥＤＨなのでその期間はＨになります」というように説明をいたしました。
しかし注意深くこのロジアナ波形を見てみますと、その説明では納得できない点があることに気がつきます。
その下のプローブ０８～１５はデータバスＤ０～Ｄ７の波形なのですが、その波形を見ますと、実際にデータバスの値がＥＤＨであるのは、約３００ｎｓ近辺までです。
しかし「データバスの値がＥＤＨだからＨになっている」というプローブ０１の波形は、それよりも１００ｎｓあとまでＨを維持しています。
これはおかしい、と思いました。
データバスの値がＥＤＨでなくなったあとはＦＦＨになっています。
ひょっとすると、このときに説明しました回路がＦＦＨでもＨになるのではないか、という疑いが出てきました。
ことのついでに、その回路についても説明を補足しておくことにいたします。
下の図は［第２８７回］の回路図のうち、ＣＢ、ＤＤ、ＥＤ、ＦＤの各コードを検出する部分のみを取り出したものです。
この回路はその後にＺ８Ｓ１８０にＳＴという信号があることがわかったため、Ｅ－８０（仮称）ミニコンでは用済みになってしまいました。
ですので、この回路の動作については今更あれこれ詮索する必要もないとも言えるのでありますが、しかし、とりあえず今は使わないことにした回路でありましても、おかしいぞと不審に思うところが出てきましたら、それをそのままにしておくことは、あるいは将来に禍根を残すことになるやもしれません。
あ。
まあ、それほど大げさに言うほどのものではありませんでしょうけれど、とにかく、納得できないことに出会いましたら、追求して疑問をクリアしておくことが肝要と思います。
説明を続けます。
回路の上半分はＣＢを検出する部分で、下半分がＤＤ、ＥＤ、ＦＤを検出する部分です。
回路の理解を助けるために、各コードを２進数で表記してみます。
左は１６進数で、右はその２進数表現です。
ＣＢ １１００１０１１
ＤＤ １１０１１１０１
ＥＤ １１１０１１０１
ＦＤ １１１１１１０１
ビット０、３、６、７は全部１になっています。
それを検出しているのが左上の回路です。
この出力は、ＣＢ検出回路へもＤＤ、ＥＤ、ＦＤを検出する回路へも伝えられています。
ＣＢはＤ１＝１、Ｄ２＝０ですから、７４ＨＣ０４と７４ＨＣ０８でそれを検出しています。
またＣＢはＤ４もＤ５も０です。
その場合のみ左下のＯＲ回路の出力は０になり、それは反転して１としてＣＢ検出回路に伝えられています。
一方ＤＤ、ＥＤ、ＦＤではＤ１＝０、Ｄ２＝１ですから、７４ＨＣ０４と７４ＨＣ０８でそれを検出しています。
そしてＤＤ、ＥＤ、ＦＤではＤ４、Ｄ５は少なくともいずれか一方は１ですからＯＲ回路の出力がそのまま後段に送られます。
そこで先ほどの疑問に戻ります。
上の回路を見る限り、ＦＦのときに（Ａ）がＨになることは考えられません。
それなのに。
Ｄ０～Ｄ７がＥＤＨではなくなってＦＦＨになってしまったあとでも（Ａ）がＨになっているのは、一体なぜなのでしょうか？
おかしいことはまだあります。
ＭＲＥＱとＭ１がＬになっている期間は－１００ｎｓ～１００ｎｓあたりの２００ｎｓで、アドレスバスＡ０～Ａ７（プローブ１６～２３）の出力もその期間のみ３９Ｈになっていて、それから後ろはリフレッシュアドレスに変わっています。
このときはメモリは（ＤＲＡＭではないので）アクセスするような回路にはなっていません。
ということはＭＲＥＱとＭ１がともにＬである－１００ｎｓ～１００ｎｓよりも後ろは、メモリからはなにも出力されていないはず、ということになります。
しかし、それにしてはデータバスにＥＤＨが出力されている期間が異常に長いように思われます（そしてＡの期間はそれよりもさらに長いのです）。
ここまで考えてきて、その理由の一部については、少しはわかったような気がしてきました（でもその時点では、まだなんとなくすっきりしないものが残ったのですけれど）。
データバスは４．７ＫΩの抵抗でプルアップされています。
実際にはデータバスの２箇所でプルアップしていますから、２．３ＫΩでプルアップしていることになります。
メモリからのデータ出力がなくなると、もともとＨだったビットはそのままＨを維持しますが、それまでＬだったビットはプルアップ抵抗によって、Ｈになります。
この場合ＬからＨになる速度は結構ゆっくりしています。
オープンコレクタ回路の出力がＬからＨになるときと同じです。
そのような信号をオシロで観測すると弧を描いてゆっくりと上昇する様子が見られます。
このためその上昇する信号がゲートの閾値（スレッショルド。７４ＨＣの場合には１／２Ｖｄｄ＝２．５Ｖ）を越えて、実際にＨと認識されるまでにはある程度の時間がかかります。
ロジアナの波形でＤ１とＤ４がＬからＨになるのにおよそ２００ｎｓの遅れがあるのは、おそらくそのためだと思われます。
しかしそこはまあそういうことだと納得したとしましても、それよりもさらに１００ｎｓ近くも遅れて立ち下がるプローブ０１のＡはいったい何なのだ、という疑問は依然として残ります。
こうなりますと、どうやら上の回路のどこかに、その謎を解く鍵が隠されているように思えます。
というよりも、そのようにしか思えません。
どこかというよりも、とにかくおかしいところはすでに特定できております。
おかしいのはＤ１とＤ４がＬからＨになるところです。
上の回路のロジックを考えますと、たとえばＤ１の場合、クサいのはその入口にあります７４ＨＣ０４です。
そこで、７４ＨＣ０４の入口と出口、ｐｉｎ１１とｐｉｎ１０の波形をロジアナで測定してみました。
カメレオンＵＳＢ＋ロジアナのプローブ００を７４ＨＣ０４のｐｉｎ１１に、そしてｐｉｎ１０にプローブ０１を接続しました。
ただそれだけでは分かりにくいので、プローブ０２にＭＲＥＱを、そしてプローブ０３にＭ１を接続しました。
そのようにして、信号を測定してみましたところ、意外な結果になりました。
なんでも実際にやってみるものなのですよねえ。
これがそのようにして測定をおこなったロジアナ波形です。
プローブ００が７４ＨＣ０４のｐｉｎ１１、プローブ０１がｐｉｎ１０の波形です。
３８００ｎｓと４８００ｎｓのあたりに、プローブ００（７４ＨＣ０４ｐｉｎ１１）では細かいパルスが観測されています。
しかし７４ＨＣ０４の出力であるｐｉｎ１０（プローブ０１）はそれには全く反応していません。
それどころか、ｐｉｎ１１の入力信号がしっかりとＨになったあとも、７４ＨＣ０４の出力側ｐｉｎ１０はＨのままになっています。
なんとパルスの出始めから見れば、たっぷり２００ｎｓ以上もの間、７４ＨＣ０４の出力は入力には無関係であるかのごとくＨ出力を継続しているのです。
なんじゃこりゃあ？？？
ただのＨＣＭＯＳゲート、インバータが１段だけでこの結果は、ありえません。
うそっ。
これは、まさか７４ＨＣ０４が壊れているう？
そうとしか思えません。
しかし。
一年生じゃありませんものねえ。
駆け出しの頃はときたまＩＣやトランジスタから焦げ臭いにおいや煙が立ち上ったり、突然パチンとはじける音がして、壊してしまったこともありましたが、それは遠い昔のお話です。
今頃になって、ＩＣを壊してしまうなんて、まだまだそれほどぼけてはおらぬはず。
むむ。
しからば不良品か？
うむ。それなら可能性としてはゼロではない。
でも、ことのついでに申し上げますと、過去３０年以上の私の経験からしますと、７４ＨＣなどの不良は、（少なくとも、日立、東芝、ＴＩなどのブランドにおきましては）ほとんど記憶にありません。
非常に信頼性は高いと思います。
するとこの信じられない波形の謎は一体全体何が原因なのか？
このありえへん波形の謎は、７４ＨＣ０４の不良でも、回路のミスや不具合によるものでもありませんでした。
わかってしまえばああそういうことかと、あっさり納得できてしまう、ごく当たり前のことだったのでありますが。
さて。
皆様には、それが一体どういうことだったのか、お分かりになりますでしょうか？
この一見ありえないように思える波形の謎は、それがＩＣの不良でも、回路の不具合（ゲートの出力端子が他の出力とショートしている等）でもないとしましたら、残る可能性は一体何なのでありましょうか？
おそらく聡明なる読者諸賢におかれましては、それしかないという唯一の結論にすでに到達されてみえるものと拝察いたします。
ええ。
かくいう私めも、それしかないと推論いたしました。
でも。
それを実証いたしますのは、なかなか手間なことでありました。
なにしろ高速で変化するデータバスの波形をオシロで捉えて、それを写真に撮るといいますのは、なかなかに難しゅうございます。
あっ。
つい、ヒントを申し上げてしまいました。
実は。
この問題を解く鍵は、今回の文章の中にもしっかりと書いてあります。
次回、解決編です。
乞う。ご期待。
ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第２９２回］
２０１３．１．１３ｕｐｌｏａｄ
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