【工作】4 bit CPU「TD4」ただいま作成中

■TD4とは

名著「CPUの創り方(渡波 郁)」で紹介されている、Tada Dousasurudakeno 4 bit CPU。

■CPUの創り方(渡波 郁　著)

https://amzn.asia/d/0cUnw2cG

この本、解説が非常に分かり易く丁寧です。高校生はもちろん、賢い中学生でも理解できそう。

語り口調もユーモアに溢れていて、素晴らしい。2000年代初頭の、懐かしいノリを感じますね。当時の雑誌やテレビに映し出されたアキバを思い出させてくれます。

フォト秋葉原　様より転載

https://photoakiba.jp/index.htm

■作成理由

コンピュータの仕組みをしっかり理解したいと思ったから。

手を動かしながら実物を作ることで、深い理解が得られると思ったからです。

実際、配線やカスタマイズ、デバッグをしていくなかでみるみる理解が深まっていくことを実感します。まだ未完ですが笑

■早速作ってみる

ブレッドボードを用いて作成しています。

下記のブログ様を参考にさせて頂きました。

序盤はかなり順調に進められました。クロック回路、CPUと各々作成しLEDを用いて点検。大丈夫そう。

■問題発生

クロック回路とCPUを接続した際のおかしな挙動(加算の途中経過がおかしい+マニュアルクロックがたまにおかしい)はスルーして、最後の山場、ROM作成。

スイッチが配線ジャングルにすっかり覆われてしまったけど、スイッチ6個のみから成る、急ごしらえのROMは完成。

早速クロック回路とCPUに繋げてみる。

OUT命令を試したところ。。

問題発生。ROMのアドレス0、アドレス1までは大抵うまくいくが、その後はなぜかアドレス3や4に飛んだり、その後は戻ったり。

ROMにテスターつけて確かめると、適切なアドレスが0Vに落ちていない。飛び飛び。

マニュアルも通常モードも。

ここで、ROMのスイッチ群とROMとICとの間にLEDをかませた。そしたら不思議。クロック毎にLEDは順番に光る。

ただ、なぜかCPUのOUTPUT用LEDは光らず。

■今後

私の頭ではこれ以上の原因究明は困難であるので、仕切り直し。

原因は、

電源周りやクロック回路が不安定

命令デコーダがおかしい

どっちかかなと。

とりあえず命令デコーダを別のボートに分離して組み直します。

それでもダメなら、電源・クロック回路をブレッドボード使わないでしっかり作る。

ゆっくり少しずつやろう。