2021.9.1
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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393回]



●MYCPU4TR回路図(2)Aレジスタ回路およびWレジスタ回路

前回説明しましたPC(プログラムカウンタ)回路を含めて今回から説明予定の回路はHCMOSIC版MYCPU4では1枚の基板に収まっている回路です。
74HCシリーズのロジックICを使えばわずか10cm角のプリント基板に収まってしまう回路でも、それと同じ動作をする回路をトランジスタだけで作ろうとすると巨大な基板になってしまいます([第380回]参照)。
DECODE回路はHCMOSIC版MYCPU4では10cm角の基板1枚だったものがトランジスタ版MYCPU4TRでは同じ1枚ですが20cm×24cmもの大きな基板になってしまいました。
レジスタ/ALU/PC/IO回路については1枚では収まらず20cm×33cmの基板と20cm×38cmの基板の2枚になってしまいました。
これからその2枚に分かれた基板の回路について説明をしていくことになります。
HCMOSIC版MYCPU4のレジスタ/ALU/PC/IO回路の回路図は[第251回]にあります。
IO回路についてはのちほど説明をすることにします。
レジスタ/ALU/PC回路の回路図を下に再掲します。

図の一番下がプログラムカウンタです。
74HC161たった1個で4ビットのプログラムカウンタになってしまうのですが、それをトランジスタで作ると前回の回路になってしまいます。

図の左上IC5の74HC175がAレジスタです。
IC5とその右側のIC6(74HC126)に相当するトランジスタ回路が下の回路図です。

図の下半分AWR_〜AWH、AWLの回路はAレジスタに内部バスの値を書き込む信号を作成する回路でAout〜ARL、ARHの回路はAレジスタの値を内部バスに出力するための信号を作成する回路です。
図の上半分がAレジスタの1ビット分の回路です。
Aレジスタは4ビットですからこれと同じ回路が4回路あります(下半分の回路は全ビット共通ですから1回路のみです)。
左側がデータWRITE回路、右側がデータREAD回路で中央がデータをラッチしている回路です。
データREAD回路は74HC126に相当します。
データラッチはロジックICではもっとも簡単なRSフリップフロップでも2入力NANDゲートを2個使いますからそれを単純にトランジスタに置き換えるとトランジスタが8個必要になります。
上の回路ではそこのところをトランジスタの特性をうまく生かしてNOTゲート(トランジスタ2個)×2個つまりトランジスタ4個でデータラッチ回路を構成しています。

さきほどのHCMOSIC版MYCPU4のレジスタ/ALU/PC回路図の右上のIC2(74HC173)がワークレジスタ(Wレジスタ、regW)です。
そのIC2に相当するトランジスタ回路が下の回路図です。

WレジスタはAレジスタと全く同じ回路構成です。
HCMOSIC版MYCPU4のWレジスタは回路を簡単にするためにラッチデータを表示するためのLED回路がありませんがトランジスタ版ではそこのところは単純に出力ラインにLED回路をつけるだけでよいので、Wレジスタにもラッチデータを表示するLED回路がつけてあります。

トランジスタでCPUをつくろう![第393回]
2021.9.1upload

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