[TD4] ROMの設計

移転前のサイトからの転記です。日付は当時のものを使用しています。文言などは若干修正を入れています(7年前なので表現が若くて恥ずかしい……一部修正済み)。


TD4関連記事は4bit-CPU TD4で管理しています。


いやあキツイです。ROMの設計は本当に時間が掛かりました。やっていることは単純なのですが、何より配線が多過ぎます。ROM部分はマイコン等にエミュレーションさせる、という人が多いのも頷けます。ただ、作ってみたかった……!そして何とか形にはなりました。

ROMはメモリセルをスイッチに置き換えて16バイト分用意します。つまり、8bit DIPスイッチが16個です。TD4は命令長が8bit長なので16ステップまでのプログラムが実行できます。

テキストの設計への追加事項として、各アドレスにLEDを取り付け、選択されているアドレスのLEDを点灯させるようにすることにしました。具体的には74HC154の出力にLEDをダイオードネットワークと並べるように実装し、L出力の際にシンク電流で駆動させます。74HC154の最大定格を見るとDC Output Source Sink Current Per Output Pinは±25mAとなっていますので、5mA程度とします。電流制限抵抗もそれに合わせて750Ωにしました。

また今回はICB-96GUに加えてROM基板用にICB-288G×6枚用意しました。ROMの基板を分けた理由はICB-96GUだけにすると配線が複雑過ぎて、後々手が加えにくいかなと考えたためです。実際はこの複雑な配線をICB-96GU内でやり切る自信が無かったからですね。笑

接続図は以下です。ICB-288GにはDIPスイッチが配線含めて丁度2個実装できたため、追加の小基板は8枚かなと思っていましたが、ICB-96GU上にも空きスペースがあったのでそこに4バイト分置きました。各小基板とは8bit分のデータ信号、また2bit分のアドレス信号をやり取りしますが、それらは全て着脱可能なケーブルで裏面配線します。合計60本のケーブルと6枚の小基板が追加になったわけですが、近所の部品屋さんで安く売られていたので大きな出費もなく済みました。

小基板の部品配置と仮想配線は以下のように設計してみました。リセット/クロック部分と同様に、裏面被覆配線をオレンジと赤の配線で見易くしました。この基板上でData信号を連結させますので、8bit分のデータ信号に圧縮されます。

続いて連結先のROM基板は以下です。右側のBit *と書かれている領域にデータ信号を流し込みます。一応、綺麗な配線になったと思います。次回からいよいよTD4制作も第二ステージです。CPUの設計開始なので頑張ります。


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