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

新しい4 bit CPUの仕様が、ほぼ固まったと思う。


レジスタは４ビット。メモリーアドレスは、コードとデーターが共通で、１２ビット。従って、１２ビットのプログラムカウンタ（PC）を持つ。アキュムレーターはAレジスタの一つ。２つの汎用レジスタ、BとCがある。アドレスレジスタはHLからなる８ビットだが、上位４ビットは別途セグメントレジスタ（Sレジスタ）を介して設定する。フラグは、キャリーとゼロの２つ。スタックポインタは、とりあえず６ビットを用意するが、必要なら最長１２ビットまで拡張する可能性はある。

命令はすべて８ビットであり、従って２５６種類の命令が存在する。特徴としては、条件ジャンプが無いこと。代わりに、フラグの値により次の命令をスキップする命令がある。また、CALL命令が無く、代わりにPCをスタックに保存する命令がある。従って、PCをスタックに保存した後にジャンプを行えば、CALL命令と同等になる。この仕様のため、リターン命令の実行後は命令が１つスキップされる。

使用可能な命令は次の通り。


まず、ロード命令から。A, B, C, H, L, Sのそれぞれのレジスタ間とメモリー（HL）との間で４ビット値のロードが可能。なお、ソースとデスティネーションが同じの場合は、別の機能に割り当ててある。"PUSH PC"は、先に、CALLの代替命令で述べたとおり。"IF NC"などは、これも先に条件ジャンプの代替命令で述べたとおりである。


ロード命令のソースもしくはデスティネーションが111の場合を、PUSH/POPに割り当てた。


インクリメント・デクリメント命令のレジスタ割り当ても、全く同様。111は、スタックポインタの操作に割り当てた。


リテラル値の代入はSレジスタのみで、他のレジスタへの代入もすべてこのレジスタを介して行う。演算命令は、B, C, 及びメモリーと、アキュムレーター（Aレジスタ）との間で行うことが出来る。

最後にジャンプ命令。７ビットのオペランドを伴い、全２５６種類の命令のうち半分の１２８を占めることになった。

現在、TK-80風のエミュレーターが、この4 bit CPUで動いている。モニタープログラムもこのCPU用に作成することが出来たので、まずまずの処理能力があることは証明済み。次のステップとしては、CPLDによるエミュレーションになるかと考えている。

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