トランジスタで８０８０をつくってしまおうというまさにびっくり仰天、狂気のプロジェクトです！
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見事にできましたら、もちろんＴＫ−８０モニタを乗せて、それからＢＡＳＩＣ、ＣＰ／Ｍを走らせましょう！
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［第１６３回］
●ＣＰＵレジスタ
前回までのところでは、バイポーラトランジスタで構成する基本的なロジック回路と、それを組み合わせたフリップフロップ回路について書いてきました。
そこで説明しましたフリップフロップ回路はＲＳフリップフロップを発展させたもので、７４ＨＣ７５相当のデータラッチ回路です。
データラッチ回路はＣＰＵを構成する要素の中でも極めて重要な基本要素です。
前回までのところで説明した回路を８個合わせるとＣＰＵの８ビットレジスタになります。
今までの説明ではとりあえずの試作サンプルということで、まだ１ビット分の回路を試作してテストしただけですが、実は今回の試作の前には一旦は試作完了というつもりで今回の改良前のちょっとごちゃごちゃした回路で８ビット分のレジスタ回路を製作してすでに動作テスト済みのところまで進んでいました。
下がその実物写真です。
１０ｃｍ角の基板に８８個のトランジスタが並んでいます。
これで８ビットレジスタ１個分です。
８０８０ＣＰＵのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｌレジスタの１個に相当します。
８０８０には上記レジスタのほかにも８ビット全部は使っていないものの、フラグレジスタもありますし、ＰＣ（プログラムカウンタ）、ＳＰ（スタックポインタ）という１６ビットのレジスタもあります。
またユーザーはアクセスできませんが、内部的にはそのほかにも８ビットないしは１６ビットのワークレジスタも必要です。
それらのレジスタも８ビットのデータラッチを組み合わせて作ることになります。
ということは、レジスタだけで上のレジスタ基板を１４〜１５枚は使うことになります。
ということはトランジスタだけで１３００個ぐらいはレジスタだけで使ってしまうことになります。
これから製作しようとしているトランジスタＣＰＵ回路の規模がおおよそ見当がつきましたでしょうか？
まさに狂気の沙汰でありましょう。
もっとも前回までのところで説明しましたように、データラッチ回路を改良しましたので少しトランジスタの数が減ります。
少し減って７０個ほどになる予定です。
それでもレジスタだけでトランジスタを１０００個以上は使うことになります。
トランジスタ１個について抵抗とコンデンサも１個使いますから、抵抗も１０００個、コンデンサも１０００個必要です。
ＣＰＵ全体で、ではありません。
上に書きましたようにレジスタだけで、です。
ＣＰＵ全体では一体何個使うことになるでしょうか？
現時点ではそれは私にもまだはっきりはわかりません。
ン千個使うことになるでしょうけれど、それは設計が進むにつれてだんだんとはっきりしてくることになると思います。
下は前回までのところで説明しましたデータラッチ回路をもとにして修正したＣＰＵレジスタの回路図です。
図の上半分が１ビットのデータラッチです。
この回路×８回路で１個の８ビットレジスタになります。
図の下半分はレジスタからデータを読み出すための信号回路（ｒｅｇＲＤ＿）と、レジスタにデータを書き込むための信号回路（ｒｅｇＷＲ＿）です。
こちらの回路は１個のレジスタにつき１回路です。
ｒｅｇＲＤ＿信号、ｒｅｇＷＲ＿信号そのものは、レジスタ回路とは別の回路基板で生成します。
その回路の試作基板もできていますので順次説明の予定です。
上でお見せした写真のレジスタ回路基板は今となっては旧基板です。
上の回路図が現在の最終回路で、これからまたプリント基板の作り直し作業にかかることになります。
それができてきたら、また動作確認のために少なくとも１枚は組み立ててテストをしなければなりません。
途なおいよいよ遠し、であります。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第１６３回］
２０１９．９．２３ｕｐｌｏａｄ
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