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CPUを作ろう ~計算機教材とマイコンと電子工作~

設計例 その4


4ビットCPUの設計 その4

メモリも含め,ICを7個(PROM×2+TTL×4+ゲート×2・・・これは1個と数えて)で出来る小規模な4ビットCPUである.命令は表1に示すように4種類ある.条件ジャンプ命令はない.図1にブロック図を示す.

表1 命令一覧
cpu4table1

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図1 ブロック図

回路図を図2に示す.左上のPROMがプログラム用,右下のPROMがマイクロコードROMである.右上の4ビットカウンタがプログラムカウンタ(PC),中ほどの74LS298がセレクタを持ったアキュームレータ(ACC),左下の74LS298が命令レジスタ(IR),74LS283は加算のみを行うALUである.
左上のスイッチがリセットスイッチで,Lレベルでリセット,動作時はHレベルとする.その下のスイッチがクロックである.
クロックの立下りで命令をIRに読み込み,クロックの立ち上がりで,実行動作を行う.次のクロックではセレクタにより命令レジスタに00を読み込むことでフェッチ準備を行い,次のクロックでフェッチを行う.読み込んだ命令が00の時はカウントアップが不能になり,強制停止する.
マイクロコードROMの設計を表2に示す通りである.

cpu4image006
図2 4ビットCPUの回路図


表2 マイクロコードROMの真理値表
cpu4table2


参考URL
http://www1.ocn.ne.jp/~tomomo/cpu/

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