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１６４回］
●ＣＰＵクロック
およそ１週間ぶりの更新になってしまいました。
急ぎの納品と、納品間際の思わぬバグ対策が重なって、この１週間はとても更新しているだけのゆとりがありませんでした。
本日やっと納品を済ませてほっと一息ついたところです。
さて。
前回までのところではＣＰＵレジスタのもとになるデータラッチ回路について説明をしてきました。
データラッチ回路はＣＰＵには欠く事ができない重要な回路です。
同じようにＣＰＵには欠く事ができない重要な回路がもうひとつあります。
ＣＰＵクロック回路です。
データラッチ（レジスタ）を脳の記憶領域にたとえるとすると、ＣＰＵクロックは心臓にたとえられるでしょう。
ＣＰＵはメモリから読み込んだ命令をクロックに従って実行していきます。
クロックが止まるとＣＰＵも止まってしまいます。
そのようにＣＰＵクロック回路はＣＰＵを構成する回路のうちでも最重要な回路です。
下はＭＹＣＰＵ８０のＣＰＵクロック（クロック発生回路）の回路図です。
ちょっと余計な回路もありますが、回路図の大体上半分がＣＰＵクロック発生回路です。
７４ＨＣＵ０４で４ＭＨｚクリスタルを発振させて、それを７４ＨＣ７４で１／２分周して得た２ＭＨｚをＣＰＵクロックとして使っています。
下は命令の実行に必要なクロック信号の発生回路です。
２ＭＨｚクロックをさらにバイナリカウンタ７４ＨＣ１６１と７４ＨＣ７４で５段階に分周し、それをもとにして、クロック間隔の異なるＴ、Ｍ、Ｗの各クロック信号を作り出しています。
この回路図を見ていて気が付きました。
今までＭＹＣＰＵ８０（ＭＹＣＰＵ８０Ｂ）のＣＰＵクロックは２ＭＨｚです、と書いてきました。
そのＣＰＵクロックというのはちょっとあいまいな表現です。
確かに「ＣＰＵクロック」としては２ＭＨｚが使われているのですが、上の回路ではそれをさらに分周してＡ（１ＭＨｚ）、Ｂ（５００ＫＨｚ）、Ｃ（２５０ＫＨｚ）、Ｄ（１２５ＫＨｚ）、Ｅ（６２．５ＫＨｚ）のクロックを得ています。
そのうちのＡ、Ｂ、ＣからＴ０〜Ｔ２０のクロック信号を作り出しています。
このＴクロックがマシンサイクルを構成する最小単位ですから、正確に表現すれば、ＭＹＣＰＵ８０（ＭＹＣＰＵ８０Ｂ）のＣＰＵクロックは１ＭＨｚということになります。
それはともかくとして、そのようにＣＰＵ回路ではＣＰＵクロックをもとにしてそれを何段階かに分周する必要があります。
クロックを分周するにはバイナリカウンタを使います。
クロックの分周にはバイナリカウンタのほかに７４ＨＣ７４などのＤ−ＦＦも利用することができます。
７４ＨＣ７４のＱ＿出力をＤ入力につなぐとＣＫ入力を１／２分周した信号が得られます。
トランジスタＣＰＵ回路も基本的にはＭＹＣＰＵ８０の回路をもとにして、ＣＭＯＳＩＣで構成しているロジックをトランジスタ回路に置き換えていきます。
多段のバイナリカウンタをいきなりトランジスタ回路で組むのはちょっと無理があります。
１段だけのカウンタを作ってそれをつないでいきます。
１段のカウンタということになりますと、上の回路図にありますように、７４ＨＣ７４の回路が参考になります。
７４ＨＣ７４はＤフリップフロップです。
フリップフロップは前回までのところで説明しました。
しかしそこで説明したのは７４ＨＣ７４ではなくて７４ＨＣ７５タイプのデータラッチです。
残念なことに、７４ＨＣ７５を７４ＨＣ７４のように使うことはできません。
７４ＨＣ７４のクロック分周回路では自分自身のＱ＿出力をＤ入力につなぎます。
Ｑ＿出力はＣＫ入力の立下りでラッチされたＤ入力の反転出力です。
Ｑ＿出力は（Ｑ出力も）次のＣＫ入力の立下りまでラッチされたまま変化しません。
次のＣＫ入力の立下りではそれまでラッチされていたＱ＿出力が新しい入力信号としてラッチされるとともにＱから出力されます。
そのようにしてＱ出力はＣＫ入力の立下りごとに反転するので、結果としてＣＫ入力を１／２分周したパルスがＱから出力されることになります。
ところが７４ＨＣ７５型のラッチはＣＫ入力がＨの期間中は入力がラッチされずに出力に筒抜けになってしまうので、つまりＱ＿を固定できないので、７４ＨＣ７４のようにＱ＿をＤに接続することはできません。
ということで、せっかく作った７４ＨＣ７５型のラッチ回路ですが（それはそのままＣＰＵレジスタなどの回路には使えますが）、ＣＰＵクロック回路には残念ながら使えません。
ＣＰＵクロック回路を実現するためには、さらに工夫してなんとか７４ＨＣ７４型のラッチ回路も作る必要があります。
なかなかに前途多難です。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第１６４回］
２０１９．１０．２ｕｐｌｏａｄ
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