めざせ4004! IC24個で電卓用CPUを作ってみた: Chapter 1-2 本書の位置づけ

 砺波郁氏の名著『CPUの創りかた』を読んで以来、筆者はこれまで以下の段階を経てTD4というCPUを拡張して来ました。

  • TD4EX2
    初出:2016年 「あんたCPUなんか創ってどうするのよ?!」
    TD4のROM容量を4Kバイトに拡張。
  • TD4EX1
    初出:2017年 「ええっ?! CPU創ったの?! すっごーい!」
    TD4にレジスタ間演算機能を追加。
  • TD4EX3
    初出:2018年 「この世のCPUを食べ尽くすのだ!」
    TD4EX2にRAMを追加。ただしRAM容量は16語 (1語4ビット)。
  • TD4EX4
    初出:2019年 「あなたCPUなんか創ってどうするのかしら?!」
    TD4EX3の命令セットを拡張し、減算命令の追加などを行った。

 最後のTD4EX4で整数2桁の四則演算が可能な電卓を作成しました。

 そして本書は以下のようになります。今回からCPUの名称からTD4を外すことにしました。

  • EX4-2024
    初出:2024年「目指せ4004?! IC 24個で電卓用CPUを作ってみた」
    TD4EX4を拡張しRAMを256語に増量。そのRAMを活用するためにインデックスレジスタを搭載し、電卓用CPUとして最低限度の実用性を持つに至る。

 本書では7桁の整数電卓を作成しています。少数の計算はできないものの、ある程度の実用性を持つ電卓を実現しました。

 表1にこれらのCPUの仕様を簡単にまとめます。

  TD4 TD8 TD4EX2 TD4EX1 TD4EX3 TD4EX4 EX4-2024
設計者 渡波郁 Exit
発表年 2003年 2016年 2017年 2018年 2019年 2024年
ROM容量 16バイト 256バイト 4096バイト 16バイト 4096バイト
RAM容量 なし 16語 256語
メモリマップドI/O
演算命令 イミディエイトデータとの加算 レジスタ間加算 イミディエイトデータとの加算 加減算
命令長 8ビット 12ビット 可変長 1~2バイト 1バイト 可変長 1~2バイト 固定長 2バイト
使用IC数 10個 17個 14個 11個 17個 16個 24個
I/Oユニット なし あり (RAM含む)
IC数9個 IC数15個
入力装置 ディップスイッチ テンキー
出力装置 LED 4ビット LED 8ビット LED 4ビット 7セグメントLED
2桁+1桁 7桁+1桁
クロック 手動 1kHz
IC数1個 IC数2個 IC数4個