TTL でCPUを作成、16bitの手作りコンピューター TANACOM-1 誕生

CPU本体

構成要素

R0 － Accumulator

機能　汎用レジスタ０、アキュームレータ
大きさ　16bit長
構成　SN74198 x 2

○ SN74198Nについて

• 8bitレジスタ
• パラレルイン、パラレルアウト
• Left/Rightの1bitシフト機能
• 非同期クリア
• ただのD型ラッチではなく、マスターフレーブ方式だったため、自分自身の出力（に演算を施し）を自分自身の入力にロード出来た。
  
  

R1 － Index Register

機能　汎用レジスタ１、インデックスレジスタ
大きさ　16bit長
構成　SN74198 x 2

SELECTOR

機能　R0、R1からの出力を選択し、ALUやDATA-BUSに渡す
大きさ　16bit長
構成　SN74157 x 4

IR － Instruction Register

機能　命令レジスタ
　　　1word16bitの命令のうち上位8bitを保持
大きさ　8bit長
構成　SN74198 x 1
接続　この先に命令デコーダ( SN74154 x 2 )が繋がる
　　　最上位4bit、続く4bitをそれぞれデコードする
　　　
○ SN74154Nについて

• 4-Line to 16-Lineのデコーダー
  
  

PC － Program Counter

機能　プログラムカウンタ
大きさ　16bit長
構成　 SN74161 x 4

○ SN74161Nについて

• 4bit同期式バイナリカウンタ
• パラレルロード
• 非同期クリア
  
  

ALU － Arithmetic Logic Unit

機能　算術論理演算装置
大きさ　16bit長
構成　 SN74181 x 4 + SN74182

○ SN74181Nについて

• 4bitALU
• 48種類の演算が可能

○ SN74182Nについて

• Carry look ahead　（キャリー(桁上り)先読み機能）
  
  

Condition Flag

機能　ALU演算結果の状態を一時的に保持するフラグ
大きさ　1bit、３種類
　　　　・Carry　　演算結果が桁あふれ、またはボロー
　　　　・Zero　　 演算結果はゼロ
　　　　・Minus　　演算結果はマイナス
構成　 SN7473 x 2

SCR － Scratch Register

機能　一時作業レジスタ（ 雑用に使われる ）
大きさ　16bit長
構成　SN74198 x 2

CNT － Loop Counter

機能　ループカウンター
　　　CNT命令が使用するアップ・カウンター
大きさ　8bit長
構成　SN74161 x 2

Bus Buffer

機能　バスバッファー
大きさ　アドレスバス16bit長、データバス16bit長
構成　SN74125 , SN74365の組合せで、多数使用

○ SN74125Nについて

• 4個入り、3ステートバッファ

○ SN74365Nについて

• 6個入り、3ステートバッファ
  
  
  

メインメモリ

1978年当時、メモリ用にP2102-1( 1024 x 1 )を64個購入し、その内1Kword分をキャラクターディスプレー回路（VRAM）に使い、残り3Kwordでメインメモリボードを作りました。
このボードは、CPUボード上の２段目に設置しました（３段目はキャラクターディスプレー回路（VRAM）になります）。
これでしばらくは、プログラムを作り楽しんでいたのですが、今で言うOSの役目をするシステムプログラムFORSEが機能拡張し大きくなり、アプリケーション領域が足りなくなってきたので、1980年3月に、4044( 4096 x 1 )を16個増設して、トータル7Kwordのメインメモリになりました。

この写真は、7Kwordになったメインメモリボードです。
2009年蘇りの時、メモリLSIをソケットからはずし、清掃しようとしたら、何と経年劣化でLSIの足がポキッと折れてしまったのです。
慌てて、4044の代替品が無いかネットで調べたのですが、当然今の時代に4KbitのSRAMなど存在しません。このままでは、3Kwordに縮小するしかありません。
それでは、当時作ったプログラムを再現する事が出来ません。

そこで、急遽UPD43256Bという32Kx8bitのSRAMを2個調達し、新メインメモリボードを設計しました。さすがに配線は、ワイヤリングペンでする訳にはいかないので、EARGLEにてプリント基板を設計し、中国のEZ-PCBにて製作させました。

これが、新設された32Kwordメインメモリです。

キャラクターディスプレー回路（VRAM）のボードに同居させました。
1980年当時は、メモリ用LSIの集積度が今よりも低く、また値段も高かったので、32Kwordなんて夢の夢だったのです。

TANACOM-1の搭載可能なメモリは最大32Kwordでしたので、これで念願のフル装備になる事が出来ました。

外観

TANACOM-1のフロントパネル

各部の名称と役割

( 左上から )

• R0( Accumulator )の内容を常に表示。
• IR( Instruction Reg )の内容を常に表示( 上位8bitのみ )。
  　トルグSWで選択を切り替えると、R1( Index Reg )の内容を表示。
• PC( Program Counter )の内容を常に表示する。
  　上位8bitは、緑色LEDにて、ページ数( 0～0xFF )を表現し、
  　下位8bitは、赤色LEDにて、ページ内アドレス( 0～0xFF )を表現。
  　トルグSWで選択を切り替えるとSCR( Scratch Reg )の内容を表示。
• SWR( Switch Reg )

( 上に戻り )

• CARランプ　Carryフラグの状態を常に表示。
• HALTボタン　プログラムを停止。
• STARTボタン　プログラムを走らせる。
• RUNランプ　RUN状態であることを表現。
• POWERランプ　( 計画のみで未搭載 )
• POWER-SW　電源ボタン( 2009年に増設 )
• MANUAL OPERATION　6つの機能から選択し、「EXE」ボタンで実行。
  　1.SET R0・・・SWRの内容をR0にセット
  　2.SINGL ・・・シングルステップ( 1ステップづつ実行 )
  　3.SET PC・・・SWRの内容をPCにセット
  　4.STORE ・・・SWRの内容をPCが示すメモリに書き込む
  　　　　　　　　　そして PC+1 --> PC
  　5.DISPLY・・・SWRで示すアドレスの内容をR0に表示
  　6.ALL CLEAR ・オールクリア

化粧パネルの下は、このようなユニットになっております。

電源について

TANACOM-1は、5V単一の電源で動作します。
CPUブロックに対しては５Ａを、メモリブロックに対しては、将来の増設を見越して７Ａを供給させます。