トランジスタでＣＰＵをつくろう！
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２３５回］



●「トランジスタ技術」誌が特集！

ＣＱ出版社「トランジスタ技術」２０２０年５月号でトランジスタ版ＣＰＵの製作記事を特集しています。
なにしろ超多忙状態が恒常化しているためもあって、このところずっと「トランジスタ技術」とはご無沙汰しておりました。
ですのでまさか「トランジスタ技術」でこういう特集が組まれているなんてことは、私は全然知りませんでした。
実は５月号が発売されるよりも前に（発売日は毎月１０日）以前からのお客様のＭ様から発売予告記事のコピーを添えてメールで知らせていただきました。
「内容がそっくりなので、ひょっとして中日電工がからんでいるとか？」
いえいえ。
中日電工は全く無関係です。

私自身が、もう寝耳に水といいますか、そもそもまさか「トランジスタ技術」がこんな特集を組むなんて、予想も想像も全くしておりませんでした。
大体今どきトランジスタでＣＰＵを作ろうなんて発想自体が、どこかおかしいんじゃないの？と言われるのが落ちでありまして。
ですので当記事でも自虐的に「狂気のプロジェクト」と書いております。
自分でもときどき自身が正気なのかどうか、ふと気になったりしながら当記事を書いております。
その伝でいきますと「うわあとうとうトランジスタ技術編集部も気がお狂いめされたか」というようなものであります。
ま。しかし、天下の「トランジスタ技術」様が狂気の特集記事を組まれるわけはありませんでしょう。
そうしてみると、私がこうやって毎日狂気と戦いつつ書いておりますことも案外「まっとう」なことかもしれませぬ。

なんたって同誌５月号の特集はハンパじゃありません。
しっかりリキがはいっちゃっています。
広告を除く本文１７０ページほどのうちなんとこの特集記事に１００ページ以上も割いています。
おまけにＣＤＲＯＭもそしてプリント基板付きというのですから驚きです。
Ｍ様に教えていただいてから５月号が発売されるのを毎日心待ちにしておりました。

そして、待ちに待った発売日。
実際に手にしてみた感想はといいますと。
うーん。
心待ちにしていただけに…。
えっ。
付録基板って、これ？

ま。
期待が大きかっただけに、正直なところ、ちょっと気落ちしてしまったのは事実ですけれど。
付録ですものね。
こんなものでしょう。
まあ、つっこみどころもいろいろありますけれど。
しかし。
天下の「トランジスタ技術」様がこういう特集を組んだということは、なんだか思わぬところから援軍を得たという気持ちで、非常に有難いことと思います。
「トランジスタ技術」５月号特集についてお教えいただいた大阪府のＭ様、タイムリーな情報をお寄せいただき有難うございました。
今後ともご支援いただきますようお願いいたします。

ところでＭ様。
最初にいただいたメールにすぐご返事を差し上げたのですが「Ｕｎｄｅｌｉｖｅｒｅｄ」ということで戻ってきてしまいました。
再送したのですが無事届きましたでしょうか。
はじめての方でも、どなた様に対してもメールをいただきましたら遅くとも翌日にはご返事を差し上げるよう心がけております。
もし２〜３日経っても返事が届きませんでしたら、私がうっかり見落としてしまっているか、あるいはサーバーのトラブルなどが考えられますので再度ご確認のメールをいただきますようお願いいたします。
最近携帯などからメールをいただくことがありますが、携帯宛にメールでご返事をさしあげても、設定によっては着信者に知らされないまま勝手にゴミ箱に捨てられてしまう場合があるそうです。
そのあたりも含めてご確認いただきますようお願いいたします。

さて。
「トランジスタ技術」特集についてですが。
上にも書きましたように付録として小さなプリント基板がついています。
代表的なロジック回路（ゲート回路）をトランジスタ化した回路基板です。
全部で１０回路あります。
１枚の基板を２４枚の小基板にカットできるようにＶカットラインが入っています。
小基板１枚には１回路（１ゲート回路）が載っています。
この基板のみで２０通りの実験ができるそうで、そのためでしょうか、同じロジック回路基板が複数枚含まれています。
どういうロジック回路なのか、下に列記してみます。
参考までに、相当すると思われる７４ＨＣシリーズ名を付記しました。
７４ＨＣシリーズのゲートＩＣは１個に複数の回路が入っていますが、上に書きましたように１枚の小基板にはそのうちの１回路のみが載っています。

１．ＮＯＴ（７４ＨＣ０４）
２．シュミットトリガＮＯＴ（７４ＨＣ１４）
３．２入力ＮＡＮＤ（７４ＨＣ００）
４．２入力ＮＯＲ（７４ＨＣ０２）
５．２入力ＡＮＤ（７４ＨＣ０８）
６．２入力ＯＲ（７４ＨＣ３２）
７．３入力ＮＡＮＤ（７４ＨＣ１０）
８．３入力ＮＯＲ（７４ＨＣ２７）
９．２入力ＥＸＯＲ（７４ＨＣ８６）
１０．スリーステートバッファ（７４ＨＣ１２６）

回路を構成するトランジスタはＮチャンネルとＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴで、回路構成はコンプリメンタリ（相補型）です。
うむむ。
これって、ウチのトランジスタロジック組立キットの「まんま」では？
おお。
もうあれから５年も経ってしまったのですねえ。
ほんとに月日の経つのは早いものです。
ま。
ＣＭＯＳＩＣのゲートをそのままトランジスタ化すれば誰が考えたって同じような回路になるといえばそれまでですけれど。
あらためて確認してみました。
５年前に発売開始しましたトランジスタロジック組立キットを上の付録回路基板と比較してみました。
７４ＨＣ００、７４ＨＣ０２、７４ＨＣ０４、７４ＨＣ０８、７４ＨＣ１０、７４ＨＣ２７、７４ＨＣ３２の７キットです。
うーん。
確かに似てますよねえ。
７４ＨＣ１４、７４ＨＣ８６、７４ＨＣ１２６は未発売ですけれど。
７４ＨＣ８６については［第５８回］あたりで書いています。
７４ＨＣ１２６は最近の記事にありますいくつかの回路で実際に使っています。
７４ＨＣ１４は今まで考えたことがありません。
トランジスタ版ロジック回路のシュミットトリガ回路についてはそのうち書くつもりです。

確かに似ていますけれど。
「トランジスタ技術」の付録基板は小基板１枚に１回路です。
それにトランジスタもＬＥＤも抵抗も（！）全部面実装チップです。
ま。
確かに基板面積は小さくて済みますが、しかし面実装チップのハンダ付けは難易度が高いですよお。
おまけに付録はプリント基板だけ！
パーツは自分で揃えてくださいということのようです。
果たしてどれだけの方が実際に挑戦されるのでしょうかねえ。
私は作る気はありません。
その暇はとてもありませんし、部品を揃えるのも手間なものですから。

私としては、今後も面実装の組立キットは考えておりません。
やっぱり昔のまま、ディスクリートのパーツやＤＩＰ型のＩＣのみでいきたいと思っています。
それから以前の連載記事にも書いていますように、当初は私もトランジスタ版ＣＰＵをＭＯＳＦＥＴで構成するつもりでした。
でも最近の連載記事をお読みいただければお分かりになりますように、今はもうＭＯＳＦＥＴを使うつもりはありません。
昔からのポピュラーな小信号用トランジスタでいくつもりです。

心変わりの理由はいくつかあります。
最大の理由はＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが入手困難ということです（チップは対象外です。あくまで昔の３本足限定です）。
全くないわけではありませんが単価が高くてそんなものを数千個も使うなんて考えられません。
Ｐチャンネルに比べればＮチャンネルはまだ安価ですが、それでも一般的な２ＳＣ１８１５の数倍近くします。
それはコスト面から見た理由です。
実際の回路として考えた場合にも問題がありました。
確かにＣＭＯＳＦＥＴ回路は低消費電力です。
その点は数千個を使うことになると思われるＣＰＵ回路としては有利です。
電流動作ではなくて電圧動作であることが低消費電力であることの理由です。
それはよいのですが、とんでもない伏兵が潜んでいました。
ＭＯＳＦＥＴは入力容量が大きいということがわかってきました。
その入力容量（早い話がコンデンサ）のためになんと出力側と入力側がつながってしまうというどうしようもない現象まで経験することになりました。
結局のところ教科書的には本来不要なはずのゲート抵抗を入れざるを得ませんでした。
そのようにしても出力波形はゆがんだものになりがちで、このような回路を数千個規模に広げることは無理ではないか、と考えざるを得なくなりました。
勿論動作クロックを落とせば問題はありません。
ちなみに「トランジスタ技術」の特集では上記の小基板を使えば４ビットＣＰＵを作ることができるとのことで（何枚使うのでしょうね。使うトランジスタは１７３８石だそうです）、その製作についても付録ＣＤＲＯＭに収録されているのだそうでありますが（忙しくてとても見ている暇はありませぬ）。
本誌の記事によりますと、そのＣＰＵの動作クロックは２０Ｈｚ！（ｍａｘ２００ｋＨｚ）なのだそうです。
うーん。
だめです。
私としては、せめて１ＭＨｚはほしい。

というようなわけで、現在進行中のトランジスタ版ＣＰＵ回路は２ＳＡ１０１５と２ＳＣ１８１５によるコンプリメンタリ回路で構成するつもりで書いています。
で。
そういうことになりますと、トランジスタロジック組立キットもそれに合うものを用意すべきではないか、と考えてはおりました。
実際に「ＣＭＯＳＦＥＴ版のトランジスタロジック回路キットがほしいのですが、今でも販売していますか？」というお問い合わせもいただいたりしているのですが、近いうちにもっと安価なバイポーラトランジスタ（Ａ１０１５、Ｃ１８１５）版のキットを出しますからそれまでお待ちください、とご返事を差し上げて、でも結局今日までそのままで過ぎてきてしまいました。

しかし。
「トランジスタ技術」にこういう付録がついたということになりますと。
中日電工としましても、出さないでおくわけにはまいりません。
いや。
ずっと毎日読んでも面白くもない記事ばかり書いてきていますので、さぞや皆様も退屈なさっておいでではと、気にはしておりましたものですから。
「トランジスタ技術」に背中を押されてしまいました。

というようなわけで、急遽基板製作にかかりました。
新トランジスタロジック組立キットです。
「トランジスタ技術」様に敬意を表しまして、付録基板のロジック回路と同じロジックのバイポーラトランジスタ版を作ります。
今回はＥＸＯＲとスリーステートバッファも作ります。
ですがシュミットトリガ回路は除外します。
そのことについては後日書くつもりです。
今回のキットも以前のＣＭＯＳＦＥＴ版と同じように７４ＨＣシリーズの相当するＩＣに入っているゲート数と同じだけの回路を１枚の基板に載せます。
ただ以前のキットからできるだけ余分と思われるところを省いて、その分安価になるように努めました。
詳細については次回以降に書くことにいたします。

基本的には「トランジスタ技術」の付録基板と同じ回路のバイポーラトランジスタ版が（シュミットトリガ回路を除いて）全て揃うことになります。
同誌の特集記事によればその付録基板だけを使って４ビットＣＰＵができるとのことです。
勿論２４枚の小基板だけではとてもできません。
必要な枚数分の基板を別途購入すれば、ということのようです。

では。
近日発売予定の「バイポーラトランジスタ版新トランジスタロジック組立キット」もそれと同じだけの数を揃えれば「トランジスタ技術」版４ビットＣＰＵと同じ動作をするものを作ることができるのか？
ということなどにつきましても次回以降に書いていくことにいたします。

乞う。ご期待。

トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第２３５回］
２０２０．４．３０ｕｐｌｏａｄ

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