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８２回］
●ＣＰＵのレジスタ（２）
前回はＣＰＵ回路のレジスタを構成するトランジスタ数を削減する試みについて途中まで書きました。
今回はその続きです。
下の図は前回お見せした８ビットレジスタの１ビット分の基本回路です。
この回路のうち、前回はスリーステートバッファの部分について検討しました。
今回はＲＳフリップフロップに入力するデータ入力部分について考えてみます。
ここはもうどうしようもないように見えますが、ＣＰＵのレジスタに限定して考えてみることで、トランジスタ数を半減できそうな工夫を思いつきました。
まだ思いついたばかりで試していませんので、実際に試して見なければ、実用になるかどうかはわかりません。
まだアイデアの段階です。
着眼のポイントはＷＲ＿パルスです。
ＣＰＵ回路のレジスタに対してはある幅をもったＷＲ＿パルスによってデータの書き込みが行なわれます。
上の回路図では入力データが１の場合にはＲＳフリップフロップをセットし、入力データが０のときにはそれを反転してＲＳフリップフロップをリセットしています。
しかしせっかくのＲＳフリップフロップなのにデータが１のときも０のときも同じようにＷＲ＿パルスをゲートにしてセット、リセットするのは無駄ではないか、というわけです。
こういう回路では普通はＷＲ＿パルスの立ち上がり（上の図のＳ）のタイミングでデータをセットします。
それならばＷＲ＿パルスの立ち下がり（上の図のＲ）のタイミングで８ビット分全部のＲＳフリップフロップを一旦リセットしてしまったらどうでしょうか。
データが１のビットはＳのタイミングであらためて１がセットされます。
データが０のビットは何もされませんからリセットされたまま（つまり０になったまま）になります。
そのように考えて描いてみたのが下の回路図です。
問題はトランジスタ出力の立ち上がり速度です。
７４ＨＣ版ＭＹＣＰＵ８０はクロック２ＭＨｚです。
せめてそのくらいの速度には対応できないと使い物になりません。
下は７４ＨＣ版ＭＹＣＰＵ８０のタイミングチャートです。
ｒｅｇＷＲのパルス幅は２５０ｎｓです。
するとさきほどのトランジスタのコレクタ出力のパルス幅はその１／２程度、せいぜい１５０ｎｓくらいに押さえなければなりません。
これはかなり厳しい数字です。
そういうことになりますとやっぱり実際に試してみて、カットアンドトライでＣ、Ｒの値を決めなければならないようです。
で試してみたのが下の写真です。
上側（ＣＨ１）はＷＲパルスに見立てた１ＭＨｚの入力パルスです。
下側（ＣＨ２）はトランジスタのコレクタ出力です。
おお。
これなら使えそうです。
入力パルスを２ＭＨｚにしてみました。
トランジスタのコレクタ出力の立ち上がりはなまっていますがなんとか１００ｎｓ以下に収まっています。
これならＣＰＵクロックを４ＭＨｚにしても使えそうです。
テスト中の写真です。
入力クロックは「クロック発生回路ボード」からの入力です。
おお、そうでした。
「クロック発生回路ボード」の出力は７４ＨＣ４０４０からの出力でした。
ここはやっぱり念のためトランジスタロジック回路からの出力を入れて試してみなければいけませんでしょう。
「クロック発生回路ボード」からの出力を一旦「ＨＣＵ０４回路ボード」で受けて、そこからの出力をトランジスタのベースに入力しました。
下はそのときの波形です。
特に問題はないようです。
おお。
もうひとつ、試してみなければいけませんでした。
おそらく。
本番のトランジスタ版ＭＹＣＰＵ８０ではＢＳ２５０の代わりに２ＳＡ１０１５を使うことになると思います。
上の「ＨＣＵ０４回路ボード」はＢＳ２５０を使っています。
そこで「ＨＣ１０−Ａ１０１５回路ボード」でも試してみました。
「ＨＣ００−Ａ１０１５回路ボード」を使えばよかったのですが、「ＨＣ１０−Ａ１０１５回路ボード」を使ってしまいました。
まあ、どちらでも同じことです。
下はそのときの波形です。
こちらも特に問題はないようです。
以上のテストによってＣ、Ｒを下の回路図のように決定しました。
Ｒがかなり小さい値ですがＲに電流が流れるのは非常に短い時間ですから、それほど気にする必要はないと思います。
前回の検討によって使用することになったトランジスタは８４個でした。
今回は２ＳＣ１８１５を１個使うだけですから、合計８５個です。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第８２回］
２０１５．６．１７ｕｐｌｏａｄ
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