仕様を決めよう
仕様を決めよう と言ってもほぼ書籍の通りだけど、1bitに簡略化した為に機能がいくつか減っている。
まずハードの仕様
- レジスタ：Aレジスタ（1bit）、Bレジスタ（1bit）
- ROM：5bit幅×4
- ROMアドレス：0b00 ～ 0b11
- 入力：1bit
- 出力：1bit
まずレジスタだが、当然1bitである。
そして書籍ではキャリーフラグもあり、このフラグを見てアドレスをジャンプするのだが、今回の1bitCPUはレジスタが1bitなのでデータ長も1bitである。ということは…0か1しか表現できない。ということは…ジャンプ先のアドレスは0か1しかない。 これではジャンプ命令の意味がないため、今回はキャリーフラグは見ない。
よってフラグレジスタは実装しない！
次にROMアドレスだが、これは0b00（10進数の0）から0b11（10進数の3）までにした。なぜなら…プログラムカウンタを作るの楽だからである。 さすがに0か1の2アドレスは寂しすぎるし、4アドレスとした。
つぎは命令仕様
- 命令長：5bit（オペコード4bit、オペランド1bit）
オペコードというのは下に書く各種命令のこと。オペランドは下に書くIm：イミディエイトデータのこと。
- 命令の種類：以下に命令を示す。命令名：命令コード：意味という順で列挙する。
| MOV A, Im | 0b0011 | ImをAレジスタに転送する |
| MOV B, Im | 0b0111 | ImをBレジスタに転送する |
| MOV A, B | 0b0001 | BレジスタをAレジスタに転送する |
| MOV B, A | 0b0100 | AレジスタをBレジスタに転送する |
| ADD A, Im | 0b0000 | AレジスタにImを加算する |
| ADD B, Im | 0b0101 | BレジスタにImを加算する |
| IN A | 0b0010 | 入力ポートからAレジスタに転送する |
| IN B | 0b0110 | 入力ポートからBレジスタに転送する |
| OUT A | 0b1001 | Bレジスタから出力ポートへ転送する |
| OUT Im | 0b1011 | Imを出力ポートへ転送する |
| NOP | ADD A, 0 | 何もしない |
あ…あと、加算命令ADDは０＋０、０＋１、１＋０しか出来ない。1bit CPUだから。
ブロック図
これから作るCPUのイメージ図を作る。かなりお粗末な図だが、なんとなくのイメージはできるかと。
