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４０４回］
●またしても、４ＭＨｚでＡＬＵが誤動作？
前回は新しく作ったＳＷ／ＣＬＯＣＫ／ＭＥＭ基板でまさかのエラーが発生して大いに慌てたのですが幸い原因がわかって２７０ｐＦのセラミックコンデンサを追加することで事なきを得ました。
これでもう大丈夫。
何回も動作テストをしてきましたからいくらなんでももう何もないだろう。
そう思って、でも念のためにまた以前ＭＹＣＰＵ４で行なったＢＡＳＩＣプログラムを使って最初から動作テストをやっていましたら。
最後の最後ＭＣ４Ｔ１１Ｂ．ＴＸＴ（［第２７９回］〜［第２８２回］参照）でまさかのまさかの信じられないエラーが発生してしまいました。
まさかうそだろう、と思って繰り返しテストしてみても結果は同じです。
プログラムを実行すると本来ならばＡレジスタに”８”、Ｂレジスタに”７”を表示して停止するはずなのですが、Ｂレジスタが”Ａ”かときには”Ｂ”になってしまいます。
例によってＣＰＵクロックが４ＭＨｚのときに発生します。
２ＭＨｚや１ＭＨｚでは正常に終ります。
なんてことだ。
もう悪魔に魅入られたとしか思われません。
おお神よ悪魔よ。
この私がいったい何をしたというのだ。
これは超常現象に違いない。
さてはぼちぼちお迎えか。
こういう場合は金麦を飲んで寝てしまうにかぎります。
そのようにしたのでありますが。
翌朝あらためてテストしてみたところ。
やっぱり結果は同じでありました。
でも、一晩寝ると多少は冷静さが戻ってきます。
ＢレジスタはＡレジスタがカウントアップして繰り上がりが発生したときにのみカウントアップします。
Ａレジスタの結果の値が”８”で終っているということは少なくともＡレジスタについては問題は発生していないと考えられます。
問題はＢレジスタで起きているようです。
Ｂレジスタが本来は”７”で終らなければならないのに”Ａ”や”Ｂ”になってしまうのは、信じられないことですが、途中のどこかで余計なカウントアップが起きているのでは？
さて。
どうしたらそれを確認することができるでしょうか？
問題はＣＰＵクロックが４ＭＨｚのときにのみ発生している点です。
それより低いクロックでは発生していません。
ということは、スローモードやステップ動作で確認することはできないということを意味します。
となると、頼るべきはやっぱりロジアナです。
ＭＣ４Ｔ１１Ｂ．ＴＸＴを実行して得られるテストプログラムをＣＰＵクロック４ＭＨｚで実行して、それをいつものカメレオンロジアナで観測しました。
見るべきはメモリアドレスのＡ０〜Ａ７とＡレジスタの出力とＢレジスタです。
そのようにして得られた波形データを最初から確認していきました。
すると意外にも先頭に近いところで異常な数値を発見しました。
Ａレジスタが＋１されてオーバーフローするたびにＢレジスタが＋１されます。
ところがロジアナの記録を追っていったところ、Ｂレジスタが１から２にカウントアップするはずのところで、なんと６になってしまっていたのです。
そんなばかな。
下は異常が発生している様子を記録したロジアナの画像です。
上に書きましたようにまずはどこで何が起きているのかを確認するためにメモリアドレス、Ａレジスタ、Ｂレジスタの出力を観測したのですが、その結果異常が発生しているところが特定できましたので、その次にはなぜそのような異常が発生するのかというその原因を探るためにさらに進んでテストを行ないました。
上の画像はそのときの画像です。
ＰＲＯＢＥ００はＭＣＬＫです。
ＰＲＯＢＥ０１〜ＰＲＯＢＥ０４はＢレジスタのビット０〜ビット３の出力です。
１８μｓを過ぎたところで本来ならば０００１から００１０になるはずなのにいきなり０１１０になってしまっています。
最初はＢレジスタのビット１とビット２のショートを疑いました。
でもそれはおかしいことにすぐに気が付きました。
それなら２ＭＨｚでも１ＭＨｚでも同じことがおきるはずだからです。
当初は原因がまったくわからずライン間のショートを疑ったりトランジスタの不良を疑ってトランジスタを交換してみたりしたのですが、どうにも原因がつかめません。
あれこれ悩んでまるっと２日間を空費してしまいました。
もう駄目。
やっぱり４ＭＨｚは無理なんだ。
仕方がない。
最後のテストＭＣ４Ｔ１１Ｂについては４ＭＨｚでは異常が発生するけれど原因は不明です、ということで。
一旦は諦めかけたのですけれど。
どうにも面白くないのですよねぇ。
異常が発生するのはこのプログラムだけなのですから。
どこかに原因があるはず。
やっぱりそれを明らかにしたい。
それがはっきりするまでは金麦はおあずけということで。
それでやっとたどりついたのが上のロジアナ画像でした。
ＰＲＯＢＥ０５はＡＬＵ回路のビット２の［８］の出力でＰＲＯＢＥ０６は［９］の出力です。
ＰＲＯＢＥ０７はＡＬＵＷＲＬです。
この信号がＬからＨになるときにＡＬＵ回路からの出力がラッチされます。
ＡＬＵ回路の回路図は［第３９５回］にあります。
ＰＲＯＢＥ０８はＡＬＵ回路のビット１の［８］の出力でＰＲＯＢＥ０９は［９］の出力です。
ＰＲＯＢＥ１０はＡＬＵ回路のビット０の［８］の出力でＰＲＯＢＥ１１は［９］の出力です。
１８μｓを過ぎたところのＭＣＬＫの１サイクルでＢレジスタの値が０００１から０１１０になっているのですが、ここはＬＤ Ｂ，Ａが実行されたところだと考えられます。
ひょっとするとその直前のＡレジスタの値がおかしいのでは？
その直前では
ＬＤ Ａ，Ｂ
ＡＤＤ Ａ，１
が実行されているはずです。
ちょうど１８μｓにかかっているＭＣＬＫの１サイクルはＡＤＤ Ａ，１が実行されているところだと考えられます。
そしてその１つ前の１７μｓを過ぎたところの１サイクルはＬＤ Ａ，Ｂのはずです。
ＰＲＯＢＥ１１はＡＬＵ回路のビット０の出力です。
ＰＲＯＢＥ０９はビット１の出力です。
ＰＲＯＢＥ０６はビット２の出力です。
その３つの出力を見ると、 ＰＲＯＢＥ１１は１→０に変化しています。
ＰＲＯＢＥ０９は０→１に変化しています。
そして問題のビット２、ＰＲＯＢＥ０６はなんとずっと１のままです！
おかしい！
ＡＬＵ回路のビット２の出力がおかしい！
上の画像をよく見るとＡＬＵ回路のビット２の出力がただおかしいだけではなくて、そこはもっと納得がいかない異常な波形だったのでした。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第４０４回］
２０２１．９．１８ｕｐｌｏａｄ
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