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２５１回］
●レジスタ、Ｉ／Ｏ回路の回路図
今回はＨＣＭＯＳＩＣ版ＭＹＣＰＵ４のレジスタ、Ｉ／Ｏ回路の紹介です。
下はレジスタ回路の回路図です。
左上がＡレジスタでその下がＢレジスタ、一番下がプログラムカウンタです。
中央の７４ＨＣ２８３は４ビットフルアダー（全加算器）です。
右上はワークレジスタです。
７４ＨＣ２８３のデータ出力は７４ＨＣ１７３にラッチされます。
加算後のキャリーフラグとゼロフラグも７４ＨＣ７４でラッチされます。
７４ＨＣ２８３は加算器ですから加算はできますが減算はできません。
減算命令（ＳＵＢ）のためには回路に工夫が必要です。
減算命令はＳＵＢ Ａ，ＢとＳＵＢ Ａ，ｄです。
ｄは即値で外部データバスＤ３〜Ｄ０から直接読み込みます。
Ｂとｄは７４ＨＣ１５７（ＩＣ４）でどちらかを選択します。
選択するための信号はＢ／ｄｓｅｌです。
減算であることを示す信号がＢｄ ｉｎｖです。
ＳＵＢ命令のときはＢｄ ｉｎｖ＝１になります。
そのとき７４ＨＣ１５７（ＩＣ４）の出力は７４ＨＣ８６（ＩＣ８）によってインバート（反転）されます。
たとえば−１は４ビットの（符号付の）数ではＦ（１１１１）です。
１（０００１）の各ビットを反転すると１１１０になります（１の補数）。
そこでその最下位ビットに１を加えると１１１１になって、−１になります（２の補数）。
最下位に１を加える代わりに７４ＨＣ２８３のＣＩＮ（ｐｉｎ７）（下位桁からのキャリー）を１にします。
またたとえば４−１の計算を考えると答えは３になって上位桁へのキャリー（減算なので正確に言えばボロー）は発生しません。
しかし−１を１１１１で表す減算を加算器で行なうと、４−１は
０１００
１１１１（＋
１ ００１１
となって上位桁へのキャリーが出てしまいます。
これを補正するために減算の場合には７４ＨＣ２８３からのキャリー出力（Ｃｏｕｔ、ｐｉｎ９）も反転させます。
下はＩ／Ｏ回路の回路図です。
ＯＵＴは出力データをラッチして外部に出力します。
ＩＮは外部からの入力ですが信号がなまっていたりスイッチ入力などのチャタリングなどを回避するためにシュミットトリガ回路を通してから内部バスに読み込みます。
シュミットトリガ回路はともかくとしてＳ１〜Ｓ４のプッシュスイッチは本来のＣＰＵ回路にはないものですが、トレーニング的な回路としてはあれば便利ですからＩ／Ｏ回路の一部としてプッシュスイッチも搭載しています。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第２５１回］
２０２０．１０．２０ｕｐｌｏａｄ
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