前回のあらすじ

「CPUの創りかた」のTD4を作った。
これには、オーバークロックのために、クロックの外部入力端子を搭載した。
とりあえず、100kHzまで動作することを確認した。

そして、MHzのクロック周波数に挑戦するため、オシレータを作成しました。
30MHzまで出せるオシレータの作成

今回は、前回作成したオシレータを使用しオーバークロックを行います。

オーバークロック

早速、オーバークロックを行います。
実験方法は前回と同じで、早押しボタンプログラムを使用します。

また、今回は1MHzから初めて1MHzづつ増やします。

予想

書籍には、「最大動作周波数は3MHz程度」と書いてありましたが、なんとなくもっと早く動くのでは無いかと思います。プリント基板を使用していますし、なんとなくノイズにも強い気がします。なので、10MHzくらいまで動作するのではと思いました。

クロック周波数を上げると、ジャンプ命令が効かなくなり、ROMのLEDがすべて点灯するようになると思います。

結果

3MHzまでは、正常に動作しているようです。すくなくとも、早押しボタンプログラムに関しては。
4MHzは不思議な動きになりました。一番右のボタンは正常っぽいですが、他のボタンは反応しませんでした。

やはり、書籍に書いてあることは正しかったようです。適当なことを言うものではありませんね。
ジャンプ命令が効かなくなる前に、ボタンが反応しないという現象になりました。ボタンが反応しないだけで、ジャンプ命令は効いているみたいです。

考察

ボタンが反応しない理由はおそらく、キャリーフラグがJNC命令に届く前にクロックが来てるのだと思います。
一番右のボタンが正常に動作している理由はわかりません。「1111+0001」と「1111+0010」の計算速度が異なるのでしょうか？

まとめ

実験結果は、とてもおもしろい結果になりました。なぜこうなるのか気になりますが、この結果が面白くて満足もしています。オシロスコープがあれば詳しく調査することもできると思いますが、持っていません。また、速度のボトルネックになっているROM部分を改造すれば、もっと高速に動作させることができそうです。
しかし、他にも作りたい実用的なものも有るので、TD4で遊ぶのはとりあえず一区切りにしようと思います。