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２８３回］
●ラーメンタイマー
本日は大晦日です。
何も出来ないままあっという間に過ぎてしまった１年でした。
この連載も途中でつい「トランジスタ技術」版ＣＰＵ互換のＨＣＭＯＳ版ＣＰＵ回路をつくるという脇道に入ってしまったため、本来のテーマでありますトランジスタ版ＣＰＵをつくるはずのところ、それも途中で止まったままとうとう年末を迎えることとなってしまいました。
実は「トランジスタ版ＣＰＵ」の基礎編といいますか、入門用のロジック回路組立キットはもう半年も前に出来ています。
何年か前に作りましたＭＯＳＦＥＴを使った組立キットのバイポーラトランジスタ版です。
そのときはＣＭＯＳロジック回路なので７４ＨＣ００などと同等の回路の組立キットでした。
今回はバイポーラトランジスタ（おなじみの２ＳＡ１０１５、２ＳＣ１８１５）を使いますから、７４ＬＳ００などに近い回路の組立キットです。
なぜ半年も前に出来ているのに発売をしないのか？といいますとひとえに私の見通しが甘かったせいなのです。
現在進行中の「トランジスタ技術」版ＣＰＵ互換のＨＣＭＯＳ版ＣＰＵ回路組立キットもじきに出来るだろうと考えて、それができたらその次に作るつもりのトランジスタ版４ビットＣＰＵボード組立キットの予告とともに発売を開始しよう、などと思っていたのですが、じきにできるどころかとうとう年末になってしまいました。
いえこのところずっと連載しております「中日電工版」ＨＣＭＯＳＩＣ版４ビットＣＰＵボードも最終版（のつもりです）のプリント基板はできてきております。
最後にＣＦとＺＦのＬＥＤとＣＬＫ表示ＬＥＤを追加したプリント基板です。
多分大丈夫だと思いますが一応は念のため実際に組み上げて動作確認をしてみなければなりません。
それがこのところ私的な用もあってやたら忙しくて手をつけることもできずに机の上に積んだままになっています。
それを仕上げるのが新年早々の初仕事になりそうです。
それが済んだらいよいよ発売開始ということになりそうです。
当然お話の流れとしまして、「中日電工版」ＨＣＭＯＳＩＣ版４ビットＣＰＵボード組立キットに続いて、そのトランジスタ版組立キットの製作に着手するつもりです。
そしてその先には当連載の本来のテーマでありますトランジスタ版８０８０ＣＰＵ組立キットの完成という大目標が控えております。
来年こそはなんとか完成までもっていきたいと考えています。
さて、それで。
上に書きましたようにまずは出来てきております最終版のプリント基板に部品を組み付けて動作確認をしなければなりませんが、それはもう年内にはとてもできません。
来年年明けの作業ということになります。
ということは今年最後の本日、書くべき材料がありません。
以上書きましたような内容で締めくくってしまいまして、「それでは皆様よいお年を」と書いて終ってしまう、という手もないわけではありませんが、それじゃああまりに芸がありません。
何かもう少し「らしい」ことを書いて終りたい、と考えた結果思いついたのが今回のテーマです。
「ＣＰＵの創り方」（株式会社毎日コミュニケーションズ）という本があります。
表紙はちょっと…、書店でおじさんが手に取るのはちょいと恥ずかしいデザインなのですが、中身は結構まともです。
半導体やロジックＩＣの初歩の初歩からていねいに解説をしながら、ついには実際に動作する４ビットＣＰＵまで作り上げてしまうという内容になっています。
当連載の読者の方などから時折同書の内容に関連したご質問をいただいたりします。
「ＣＰＵを自作したい」という願望をお持ちの方のなかには本書をご購入された方もそこそこいらっしゃるのでは、と思います。
かくいう私も一冊持っております。
いえ、私の場合は自分で購入したのではありません。
ずっと以前から懇意にしていただいておりますお得意様から「記事の参考にどうぞ」ということでプレゼントしていただいたものです。
その中に記載されておりますサンプルプログラムに今回のテーマの「ラーメンタイマー」があります。
近日発売予定の「中日電工版」ＨＣＭＯＳＩＣ版４ビットＣＰＵボード組立キットをご購入いただいた方がひょっとして同書をお持ちだったりしましたら、そこで紹介されております「ラーメンタイマー」プログラムを「中日電工版」キットでも動かしてみたい、とお思いになるのでは、と考えました。
同じ４ビットＣＰＵですから基本的な動作は近いのですけれど、もちろん命令コード（マシン語コード）は違いますし、一部回路の違いからもとのプログラムをそのまま移植しても期待通りに動いてはくれません。
同書のプログラムではハードウェアの制約から書けるプログラムの最長１６バイトぎりぎりの長さになっています。
しかし「中日電工版」ではハードの違いから残念ながら１６バイトを越えてしまいます。
そういうことも含めて、これは本年最後の記事にふさわしいのでは、と考えました。
そこでさっそく書き上げたのが下のプログラムです。
いつものように画面左側のプログラムを右側のＭＳＤＯＳプロンプト画面で実行してＲＡＭにプログラムを書き込みました。
そのあたりの操作については［第２５８回］と［第２５９回］で詳しく説明していますので参照してください。
また命令コードについては［第２４９回］を参照願います。
「ラーメンタイマー」はその名の通り、インスタントラーメンの茹で上がり時間の３分間を計測してＬＥＤで知らせるプログラムです。
スタートするとＯＵＴポートのＬＥＤを
○●●●
の表示にします（○が消灯、●が点灯です）。
１分後に次の表示にします。
○●●○
２分後に次の表示にします。
○●○○
そして最後３分経ったら次の表示にして、そこでホルトします。
●○○○
前述書のプログラム動作では２分後のところがちょっと違っていますが、そこのところは上の説明の動作に変更しました。
一般にＣＰＵのプログラムで１分という長さを作るのにはかなりの回数を繰り返すプログラムループが必要なのですが、同書ではそこのところを通常のＣＰＵクロックで実行するのではなくて１命令を約１秒で実行する「スローモード」で実行しています。
別に同書の内容に合わせたわけではありませんが、たまたま「中日電工版」ＨＣＭＯＳＩＣ版４ビットＣＰＵボードでも「スローモード」では１命令を約１秒で実行します。
それは思わぬ好都合ですので、そのアイデアはそのままいただくこととして、「中日電工版」でも「スローモード」で実行することにしました。
プログラムの説明です。
「中日電工版」のプログラムが１６バイトに納まらなかったのはアドレス０１のＬＤ Ａ，０が必要なためです。
前述書の回路ではリセットするとレジスタが０クリアされますが、「中日電工版」はクリアしないため、Ａレジスタの初期化が必要です。
Ａレジスタを０クリアしたあとＡＤＤ Ａ，１を１６回繰り返すと再びＡレジスタの値が０になります。
そのとき上位桁への繰り上がりが生じるため前述書のプログラムではＪＮＣ命令を使っています。
ここは通常はＪＮＺを使うところです。
前述書の命令にＪＮＺがないので代わりにＪＮＣを使っているものと思われます。
このプログラムの場合にはＪＮＺでもＪＮＣでも結果は同じになります。
ＡＤＤ Ａ，１とＪＮＺの２命令で２秒、それを１６回繰り返しますからかかる時間は約３２秒です。
それを２回繰り返しますから合計６４秒つまり約１分になります。
「中日電工版」のプログラムでは１６バイトに納まりませんから最後のループの部分を次のバンク１にはみ出させています。
そのあたりのことについては［第２７３回］を参照願います。
さて、このあとは実際にプログラムを実行してみることになるのですが、本日は時間がありません。
途中ですが年をまたいでの説明となってしまいました。
この続きは来年新年早々に書くつもりの次回にいたします。
この一年拙文にお付き合いいただき有難うございました。
来年も引き続きご愛顧賜りますようお願い申し上げます。
皆様よいお年をお迎えください。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第２８３回］
２０２０．１２．３１ｕｐｌｏａｄ
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