(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第１３８回］
●メモリ回路について
このブロックについては、本当はもうすこし後で説明をするつもりだったのですが、メールをいただいてしまいましたので、順番を変更して、説明することにしました。
［第１３０回］を読まれた方から、メモリ回路について、ご質問のメールをいただきました。
内容は２点です。
ひとつは、ＲＡＭのアドレスについて、もうひとつはアドレス、データの入力スイッチ回路について、です。
●ＲＡＭとＲＯＭのアドレス選択
「つくるＣＰＵ」を企画した当初は、純粋にＣＰＵ回路のみで基板を作り、その周辺のメモリ回路とか、入出力回路は別基板にするつもりでした。
しかし、ＣＰＵ基板が超巨大になってしまい、ここまで大きくなってしまったからには、この際のせれるものなら何でものせてしまおう、ということでＲＡＭ回路ばかりか、ついにはＴＫ８０用の回路までもが、基板上に鎮座してしまうという、なんとも恐ろしい企画へと、変貌してしまいました。
ただＴＫ８０用の回路まで動くようにするとなると、完成するのはいつのことになるかわからなくなってしまいます。
そこで、とりあえずはＲＡＭだけで動作するようにしておいて、その後にＲＯＭが完成したら、ＲＯＭでも動くようにする、という２段構えの機能として考えることとしました。
ＣＰＵはアドレスの先頭番地００００からプログラムの実行を開始しますから、ＲＡＭのみで動作するためには、当然ＲＡＭのアドレスも００００番地から始まることになります。
ＲＡＭは３２Ｋバイトの６２２５６タイプの使用を考えていますから、ＲＡＭアドレスは００００〜７ＦＦＦになります。
ところが、ＲＯＭも実装もするということになると、ＲＯＭのアドレスは当然００００〜７ＦＦＦにしなければなりません。またその場合にはＲＡＭアドレスは８０００〜ＦＦＦＦにすることになります。
そこで、［第１３０回］で説明しましたように、ＲＯＭの無いときにはＲＡＭを全てのアドレスでアクセス可能にしておいて、ＲＯＭを実装したときには、ＲＯＭが００００〜７ＦＦＦで、ＲＡＭが８０００〜ＦＦＦＦになるように、ショートピンで選択できるように考えました。
ＲＡＭのみの場合には、００００〜７ＦＦＦと８０００〜ＦＦＦＦのエリアが完全に重なっていますから、００００番地をアクセスしても８０００番地をアクセスしても、同じメモリセルが選択されることになります。
それじゃ都合が悪いんじゃないの？
とお考えの方もみえるかもしれませんが、そうでもありません。これが結構便利なのです。
００００番地がＲＡＭなのですから、将来ＲＯＭにしたいプログラムを、ＲＡＭ上でデバッグできてしまう、というまことにありがたいしかけなのです。
ｗｉｎｄｏｗｓやＣ言語全盛の今日では、「それがいったいなんなのさ？」と言われてしまいそうですが、８ビットのＣＰＵをアセンブラレベルやマシン語で扱っていた方なら、そのありがたさはご理解いただけると思います。
アドレスに重なりがある（イメージが発生する）とはいっても、通常、プログラムは００００番地から後ろに向かって作成していきますし、逆にスタックやワークエリアなどのデータエリアは、ＦＦＦＦから前に向かって割り当てていきますから、よほど大きなプログラムやデータを扱わない限り、実用上の問題はありません。
そのようにして、ＲＡＭ上でデバッグして完成させたプログラムを、バイナリコードのまま、そのままＲＯＭに焼くだけで、実行可能なプログラムＲＯＭが出来あがってしまいますから、００００番地と８０００番地が重なっていた方がかえって都合がよいのです。
そのようにするための、ショートピン回路は（［第１３０回］で紹介済みですけれど）、下図のようになります。
ＲＡＭだけのときは、図のようにショートピンを下側につけるか、無しにします。
ＲＯＭも実装するときには、ショートピンを上側にします。
以上が［第１３０回］で紹介した、ＲＡＭおよびＲＯＭのセレクト回路だったのですが、そこで（長々お待たせしました）、やっとのことで、いただいたメールのご質問の内容のお話になります。
「ＲＯＭがあるときにＲＡＭ ｏｎｌｙにする場合には、ＲＯＭを外さなければいけませんか？外さないと、ＲＡＭとＲＯＭが喧嘩してしまうと思いますが…」
「はい。その通りです」
ＲＡＭ ｏｎｌｙですから、文字通りＲＯＭが無いときの仕様ですから、ＲＯＭを実装してしまったら、もうそれは用済みということで…。
ですから、どうしてもＲＡＭ ｏｎｌｙにしたい場合には、当然ＲＯＭは、外していただきませんと…。
うう…。
そう…、ですよね。それは、そうなのですけれど…。
いや、しかし、たしかに、お尋ねのように、ひょっとすると、そのようにしたいときも、あるかもしれません。
このように、自分ひとりで考えていると、意外と気がつかないことでも、ひと様の知恵を借りることで、気づかされることも多くあるように思います（「アマチュアデジタリアン」様、ご質問のメールを有難うございました）。
という次第で、ここは下図のように改良することにしました。
ＲＡＭだけか、またはＲＯＭがあってもＲＡＭのみをセレクトしたい場合には、ショートピンをつけないようにします。
ＲＡＭとＲＯＭをともにアクセス可能にする場合には、図のようにショートピンを２個使います。
●アドレス、データ入力スイッチの件
これも、回路図のその部分を切り取って、再掲します。
ここで、ご質問のメールです。
「この回路では、ＳＷが２個以上ＯＮになっていると、アドレスバス、データバスの、そのラインがショートしてしまうと思うのですが…」
その通りです。
実は、基板が出来上がってきて、ＳＷを実装するまで、完全に失念していました。
ここは、下図のようにするべきでした。
なんともお恥ずかしい限りです。
でもまあ、メールをいただいたのが、自分でこの間違いに気づいたよりも後だったのが、まだしも幸いでした。
もしも、全く気づかないでいて、メールをいただいてはじめて気づいたとしたら、それはもう、完全にへこんでしまって、多分1週間くらいは、何もする気にならなかったかもしれません。
ひょっとしたら、何もかも忘れてしまいたくて、あの白犬おとうさんのように、旅に出てしまったかも…（こういうタイムリーなジョークは時が経つと、意味不明になってしまいますね。何年か先を見越して今から注をいれておきますよ。「筆者注。２００８年当時に人気だったコマーシャルの犬です」）。
間一髪で気づくことは気づいたのですけれど、
えーっ、今更ここに２４本もダイオードを追加するなんて、ちょっと、それは、もう勘弁してほしいなぁ。
「プログラムやデータを入力し終わったら、ＲＵＮさせる前には、全てのスイッチをＯＦＦにすることを忘れないでください」
そうそう。そう注意書きをつけておけば、よいじゃありませんか。ぜひともそういうことに、してしまいましょう。
そういうことで、めでたし、めでたし、というつもりになっていたのですけれど、そしたら、ご質問のメールをいただいてしまいましたのでありました…（テンモウカイカイソニシテモラサズ）。
あらためて反省してみますと、せっかくＴＫ８０までのせてしまおう、というのに、この回路のままでは、余りに恥ずかしいじゃありませんか。
そこで、ここについても、ダイオードを２４本、追加することにいたしました。
●アドレス、データ入力スイッチとメモリ（ＲＡＭ）を実装したところの写真（スキャナ利用）です
しっかし、よく写っていますね。感心します。
ガラスのほこりまで、はっきり写ってしまっています。
トグルＳＷの背が高いので、ガラス面からは２５ｍｍも離れているのですが、ここまではっきり写るとは、驚きです。
参考までに、使用機種も書いておきましょう。
使用しているスキャナは、ＥＰＳＯＮのＥＳ６０００ＨＳです。
なんでも一般にスキャナで使われているＣＣＤ方式だと、このように「被写界深度」に余裕があって、分厚い本をスキャンした場合でもぼやけることなく、はっきりした画像が得られるのだそうですね。
安価なプリンタに付属しているスキャナはＣＩＳ（密着光学系というんだそうです）方式といって、こちらはガラス面に密着させないと、ぼけてしまうのだそうです。
ご覧いただいている通り、メモリのバックアップ用に乾電池をつないでテストしました（ここまでやると、オンボードのボタン電池の方がいいかなぁ、などとまた、考えなくてもいい、余計なことを思いついてしまったりします）。
実はメモリのバックアップについても、またまた思わぬ事態が発生して、大変だったのですけれど、それについては次回以降にお話いたします。
なんだか新春早々、トラブル続きで、ほんとメゲてしまいます。
●ＲＡＭセレクト用のショートピンです
●スイッチの裏側に追加したダイオードです
●追加変更後の回路図です
ＭＥＭＲＤにもダイオードが入っています。データを入力するためにＣＰＵをホルト（停止）させてしまうと、ＭＥＭＲＤもハイインピーダンスになってしまうので、メモリからのデータが読み出せなくなってしまいます。
データ入力モードにしたときは、常時メモリからデータが出力されるようにするために、このようにしました。
こうすると、ＳＷを使ってデータを入力するときに、ＲＡＭからの出力とぶつかってしまうのですが、書き込んでしまうまでの間ですから、それほど気にすることはありません。
あ。メモリからデータを読み出すときは、当然のことながら、データ入力用のスイッチは全部ＯＦＦにします（これは、仕方がありません）。
ＭＥＭＷＲに７４ＨＣ１２６が追加してあります。メモリバックアップのテストの過程でこのようになりました。
この７４ＨＣ１２６はバックアップのためだけに使っていて、３／４は余っていたのですから、有効利用しようというわけです。
●トランジスタとダイオードが直列に…
改良後の回路図のようにすると、スイッチＯＮのときでも、ダイオードが０．６Ｖでシリコントランジスタが０．６Ｖなので、合計すると１．２Ｖくらいになってしまって、ちょいとＬレベルの電圧が高くなってしまって、まずいのでは…。
などと心配してしまったのですけれど、どうやらそれは考え違いだったようです。
シリコントランジスタの０．６Ｖの「浮き上がり」というのは、ベース、エミッタ間の電圧のことで、コレクタ、エミッタ間の電圧については、シリコントランジスタの場合でも、しっかりとトランジスタがＯＮになっていれば、ほとんど０Ｖになるようです。
図の回路でスイッチをＯＮにして、ＲＡＭの端子部分の入力電圧を測定してみたところ、ダイオード１個分の約０．６Ｖでした。
これなら何の心配もありません。めでたし、めでたし、です。
２００９．１．９ｕｐｌｏａｄ
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