電子ブロック工房 IC・トランジスタで出来たコンピューターを設計・製作するためのブログ

目的に合うように、先日のクロック周りの回路をさらに拡張していくうちに、スパゲッティの様な回路になってしまった。もしかしたらうまく働くのかもしれないが、おそらく誤作動するだろう。

源内ＣＡＤの使い方にも慣れてきたので、一から作り直すことにした。今回の回路は、systematic に仕上がっているので、拡張性が高くバグの混入の可能性も低いと思われる。新しいタイミング回路のメイン部分は次のとおり。

上の回路は、水晶発信からのシグナルを４つのクロックに分解する部分。２つ目のＦＦのデータ入力部に、AND回路を入れた。これを入れなかった前の回路は、リセットスイッチを押したときの水晶発信からのクロックが１か０かによって、誤作動する可能性があった。

真ん中と下の回路は、それぞれ、２バイト・３バイト命令の制御と、１つの命令で２回のクロックが必要な場合の制御。シンプルな回路に収まった（ラインecは、命令実行トリガー；記事の続きを参照）。

次に、命令読み取りのタイミング用回路。

Prep4Read が１のとき、[ip]の内容をメモリからデータラインに呼び出し、Read1st, Read2nd, Read3rd の立ち上がりで、データラインの内容を３つのレジスタ（74174で作成）に保存する。記事を書いていて気が付いたが、まだ ip++ 信号がない。作成しなければならない。

命令実行回路。

Prep4Execが１の時、データラインを実行用に準備する。さらにPrep4Exec2も１の時は、２つ目の命令の実行準備。ここで行うべき命令の内容は、上で述べた３つのレジスタに保存されている。Exec の立ち上がりで、命令を実行する。

スタックポインタのinc/dec用回路。

push/pop命令の際の、sp のアップダウン用のクロックを作成する部分。

シミュレーションの結果はこのとおり。以下の命令を、順にシミューレートしてみた。

１）１バイトpush命令
２）２バイトpush命令（push の使用予定なし）
３）３バイトpush命令（push の使用予定なし）
４）１バイトpop命令
５）１バイト・２クロックpop命令（ret 命令など）
６）２バイト・２クロックpush命令（call 命令など）
７）３バイト・２クロックpush命令（call 命令など）

なお、マルチバイト・ダブルクロックのpop命令は使えない（sp++ シグナルが余分に発生する）ので注意。