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

ばかげた 1 bit CPU を考えていて気が付いたのは、６ビットＣＰＵが結構シンプルに設計できそうなこと。先日のクロック周りの回路の設計から来る考察をくわえて、さらにシンプルなＣＰＵが出来そうな気配。

今考えているのは、６ビットのレジスタとして、

a: アキュムレータ
b: メモリ指定用レジスタ
ds: データセグメント
ip: インデックスポインタ（プログラムカウンタ）
cs: コードセグメント
sp: スタックポインタ

の６つを用意。アドレス空間は、１２ビットのアドレスラインで４０９６ワード（３０７２ビット）。簡単なプログラムなら、これくらいの要領があればおそらく十分。このあたり、４ビットではなくて６ビットにしたのが味噌で、２ワードのアドレスラインで必要最小限と思われるメモリ領域にアクセスできる。４ビットなら、３ワード必要だろう。74174という６ビットのフリップフロップがあるのも、良い。１つのセグメントが６４ワードだから、そこそこの大きさのプログラムがここに収まる。４ビットの考え方だと１６ワードで、小さなプログラムしかかけない。ジャンプ命令の仕様で難が出る。

スタックセグメントは、6502に習って省略した。従って、スタック領域は６４ワードのみ。フラグは、例によってキャリーとゼロの２つだけである。

ニーモニック表

/* 000-007 */
nop (a<->a)
a<->b
a<->ds
a<->f
a<->sp
???
a=[b]
[b]=a

/* 010-017 */
a=a&[b]
a++ (a=a+1)
a=a+[b]+c
rol a (a=a+a+c)
a=a|[b]
a-- (a=a-1)
a=a-[b]-c
a=a!

/* 020-027 */
push a
push b
push ds
push f
sp--
call 000xx
call 0xx
call 0xxxx

/* 030-037 */
pop a
pop b
pop ds
pop f
sp++
ret
jmp 0xx
jmp 0xxxx

/* 040-047 */
z=0
c=0
z=1
c=1
???
b=0xx
a=0xx
???

/* 050-057 */
if nz
if nc
if z
if c
???
???
???
???

/* 060-077 */
reserved

複合命令という概念は廃止し、代わりにセグメント000にあるサブルーチンを呼び出すCALL命令を用意した。

Sub routines
** ror a
rol a
rol a
rol a
rol a
rol a
ret

** b++
a<->b
a++
a<->b
a<->ds
if c
a++
a<->ds
ret

** b--
a<->b
a--
a<->b
a<->ds
if c
a--
a<->ds
ret

** a<->[b]
push a
a=[b]
push a
sp++
pop a
[b]=a
sp--
sp--
pop a
sp++

** a=[[sp+1]:[sp+2]++]
push f
push b
push ds
sp++
sp++
sp++
sp++
sp++
pop ds
pop b
a=[b]
a<->b
a++
a<->b
a<->ds
if c
a++
a<->ds
push b
push ds
sp--
sp--
sp--
sp--
sp--
pop ds
pop b
pop f
ret

すでに設計図の作成を開始している。