標準ＴＴＬだけ（！）でCPUをつくろう！（組立てキットです！）
(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第６回］

●では、どんなＩＣを使っているのでしょう？

ＴＴＬだけで８０８０と同じ動作をする回路を作るとして、ごくありふれたＩＣのみを使うとするならば、いったいどのようなＩＣを使えばそのような回路をつくることができるのでしょうか？
一応は回路設計を終えたとはいっても、まだこれから試作という段階ですから、ある程度の変更は当然でてくるとは思います。
とりあえず、現段階でのＴＴＬＩＣの使用状況です。

ＩＣの種類は以外と少なくて、本当に、これだけ？でできるのか、と疑問に思うほど簡単なＩＣばかりです。しかし使用個数は半端ではありません（！）。
じつは途中で、どうもＩＣの数が３００個ほどになりそうだ、ということがわかってきた時、もう中止しよう、と思いました。こんな、すごいもの、組立キットにしたって、誰もやらないに決まっているじゃぁありませんか！
数が多くなったことについては、理由があって、最終的にはこれより多分１割程度は減ると思います。それにしたってベラボーなことに違いはありません。
うう…。これだけのＩＣを基板に並べて配線するとしたら、…！
ああ、頭が痛くなってきた…。

ま、それについては少し横に置くとして、使用したＩＣの中身を見ていくことにしましょう。
７４ＨＣ００〜ＨＣ３２はそれこそフツーのゲートＩＣです。使用個数が多いのもむべなるかな、でこれらのＩＣこそがロジック回路の主役だからこそです。３入力までのゲートＩＣだけで、それ以上の多入力ゲートＩＣは使っていませんねぇ。

ＨＣ７４はご存知定番、もっともポピュラーなＦＦ（フリップフロップ）です。
フリップフロップって、何だぁ？（これを考え出した人は、エライ！）

ＨＣ８６、ＨＣ１２６は少し変わっていますが、まあ、ゲートＩＣの仲間と言えるでしょう。
ＨＣ１３８、ＨＣ１５７、ＨＣ２３８はコードのデコードやデータのセレクタには欠かせません。これらもごくごくポピュラーなＩＣです。

ＨＣ１６１は４ビットのバイナリカウンタ、ＨＣ１９１、ＨＣ１９４は同じく４ビットのシフトレジスタです。ＣＰＵのどの部分に利用されるかわかりますでしょうか？
ＨＣ２４４、ＨＣ２４５は８ビットのデータバスバッファとして、もっともポピュラーなＩＣです。
ＨＣ３７３は８ビットレジスタです。これはそのまま８ビットのレジスタとして利用することがすぐに想像できますね？

さて残ったＨＣ２８３です。
これだけが唯一ＣＰＵ的で一般の回路ではそれほどおなじみとは言えないＩＣです。４ビットのアダー（加算器。もちろんバイナリ）です。４ビットの２進数、００００〜１１１１を２つ入力すると、それを加算した結果がただちに出力されます。というとなにかすごい回路のようですけれど、これ自体をゲートＩＣだけでつくることも可能です（けっこう大変ですけれど）。
これを２つ使って、ＡＤＤ命令に利用するのだな、ということは、すぐにわかりますね（あれ？ＤＡＤはどうするの？）。

ＤＡＤはともかくとして、ＳＵＢ（減算）については、いったいどーするのでしょうね！
これはハード（ロジック回路）のみの経験しか無い方には、ちょいと想像がつかないかもしれません。逆に、ハードはまったくわからないけれど、ソフト（機械語）をある程度やってきた方ならば、加算器で減算をする方法は、わかりますよね。多分。

いかがでしょうか？
ＣＰＵと聞くとなにかすごいＬＳＩのような気がしますけれど、なんだか少しその神秘のベール（？）がはがれてきたように思いませんか？もちろん、もし、これだけのＩＣで本当にＣＰＵをつくることができたら、の話ですけれど、ね。
これは、しかし、よーく落ち着いて考えてみれば、不思議なことでもなんでもなくてごくごく当たり前の話なのです。
なんたってＣＰＵももとをただせば、ただのトランジスタの集合体にすぎないのですから！
２００８．７．１３ｕｐｌｏａｄ

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