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８１回］
●ＣＰＵのレジスタ
ＲＳフリップフロップはもっともシンプルなデータ記憶回路で通常２入力ＮＡＮＤゲート２個でつくることができます。
ＣＰＵ回路の記憶回路といえばすぐに思い浮かぶのがレジスタです。
レジスタをＲＳフリップフロップでつくってみるとこんな感じになると思います。
これで１ビット分です。
８ビットのレジスタということになりますと、図の点線で囲んだ回路が８個並ぶことになります。
出力段はスリーステートバッファですから、そこはちょっと工夫が必要ですが、それは置くとしても点線部分だけでトランジスタが少なくとも２０個は必要です。
その８個分では１６０個です。
７４ＨＣ版ＭＹＣＰＵ８０では内部レジスタ用に７４ＨＣ３７３を１８個も使っています。
ということは、１６０×１８＝２８８０個！
いやいやいや、レジスタだけで、約３０００個！
これはなんとかしないと、ここだけでもうアウト！になってしまいます。
ここは知恵を絞って、なんとか少しでもトランジスタ数を減らす工夫をしたいところです。
まずコアになるＲＳフリップフロップですが、ここをなんとかできないかと、かなりあれこれやってみたのですが、ここはやっぱりどうしようもないようです。
ＲＳフリップフロップ部分はどうしようもないということで、ここがトランジスタ８個ですから×８＝６４個は最低必要です。
そういうことになりますと、そのほかの部分をなんとかするしかありません。
まずは出力段のスリーステートバッファについて考えてみることにします。
スタンダードな形は左の図になりますが、さらによく考えてみると、ビットごとに必要な回路は点線で囲んだインバータ部分だけで、ＯＥ＿回路は８ビットにつき１回路あればよいことに気が付きます。
そこでここは右図のようにすれば、インバータ部分が２×８＝１６で、それにＯＥ＿回路の４をプラスして２０個になります。
さきほどの６４個と足してここまでで合計８４個です。
そうそう、忘れないように。
最終段がインバータですから、ここの入力にはＲＳフリップフロップのＤ＿を接続することになります。
途中ですが本日は時間がなくなってしまいました。
続きは次回にすることにいたします。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第８１回］
２０１５．６．１４ｕｐｌｏａｄ
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