JR2XZY ブログ: 4004マイクロプロセッサ 50周年　～　SBC4004/Busicom-141PFの詳細

本日は、November 15, 1971, Electronic News誌にインテル社が4004マイクロプロセッサの広告を掲載し、この発表した日から50年目"Intel 4004 — 50th Anniversary"に当たります。インテル社のOB会"Intel Alumni Network"が主催して、2021年12月8日に当時の関係者（Federico Faggin, Hal Feeney and Ted Hoff）を交え、50周年のオンラインイベントが開かれる予定だそうです。

4004開発時にはインテル社員ではなかったためか、残念ながら彼らと開発を共にした嶋正利氏の名前は無いようです。

さて、それでは、SBC4004/Busicom-141PFの詳細内容に入っていきたいと思います。

①SBC4004/Busicom-141PFの電卓操作

②SBC4004/Busicom-141PFのデバッガ・モニタの操作

③SBC4004/Busicom-141PFの回路図、部品表（BOM）と基板画像

④4004コアを含むFPGA内部回路図

細かな部分もありますので、必要に応じ見ていただければと思います。

次回は、オレンジピコショップで頒布予定の専用基板を使った製作方法について、専用基板が手元に届いた時点で説明していきたいと思います。

①SBC4004/Busicom-141PFの電卓操作

電卓として、単体でSBC4004/Busicom-141PFを動作させるには、プリンタと5V ACアダプターを接続し、電源と入れた後、「GO」コマンドキーを押すだけで、電卓プログラムが起動します。

それでは、例題として、「12.34 - 34.56 + 56.789 + 56.789 + 0.123」を求めてみましょう。まず、小数点位置と丸め方法の設定が必要です。

左の写真のように、小数点の位置を3桁目とし、丸め設定を四捨五入にします。

当時の電卓は、会計業務用としてのニーズが主であったため、小数点と丸め設定が必要とされていたのではないでしょうか。

次に、「C 12.34 + 34.56 - 56.789 + + .123 + =」とキー入力すると、結果として「91.481」が得られます。数値を入れた後にそれに対する演算キーを指定する形式で、業務用に向いていたのかもしれません。「+」が連続する部分は、同じ数値の場合、省略できる機能のようです。いずれにしても、レトロ感があります。

左は、プリント結果です。

その他は、電卓操作説明を参照してください。

②SBC4004/Busicom-141PFのデバッガ・モニタの操作

デバッガ・モニタの操作には、電卓キーボードとLED表示だけでも操作できますが、Pro MicroのUSB経由で、PC上のターミナルソフトTeraterm等に接続すると操作性が良いと思います。SBC4004/Busicom-141PFの電源投入後、速やかにターミナルソフトを接続状態にすると、下記のようなLED表示とターミナルソフト画面になります。（この場合は4004コアで動作しています。）

LEDの表示形式は、表示内容によって、下記のフォーマットになります。

　★RAM内容表示

D.xxx.xxxxxxxxxxx : ROM内アドレス.ROMデータ（6バイト）

　★ROM内容表示

P.xxx.xxxxxxxxxxx : RAM内アドレス.RAMデータ（12文字）

　★実行STOP時

P.xxx.xxxx.x.xx.xx.xxx : PC.命令.次命令.CL.SRC.データバス（X2, X3).ブレークポイントアドレス

　★アセンブル時

P.xxx.xxxx.xxxxxxxx : ROM内アドレス. アセンブル結果命令. ROMデータ（8バイト）

　★REG表示

A.x.C.x.xxxxxxxxxxxx : ACC.CY.REG(0)-REG(11)

　★REG継続表示

xxxxxxxxxxxxxxxx : REG(0)-REG(15)

さて、それでは、デバッガ・モニタのコマンドを使ってみましょう。ターミナルソフトから「U0 28↵」と入力すると下記のように電卓プログラムの一部が逆アセンブルできます。

次はすべての命令をアセンブルしてみましょう。

「A600↵ NOP↵ JNT 600H↵ JC 600H↵ JZ 600H↵ JT 600H↵ JNC 600H↵ JNZ 600H↵ JCN 15 600H↵ FIM 0P 55H↵ SRC 0P↵ FIN 1P↵ JIN 1P↵ JUN *-5↵ JMS 123H↵ INC 0↵ ISZ 0 *+7↵ ADD 0↵ SUB 0↵ LD 0↵ XCH 0↵ BBL 0↵ LDM 0↵ WRM↵ WMP↵ WRR↵ WPM↵ WR0↵ WR1↵ WR2↵ WR3↵ SBM↵ RDM↵ RDR↵ ADM↵ RD0↵ RD1↵ RD2↵ RD3↵ CLB↵ CLC↵ IAC↵ CMC↵ CMA↵ RAL↵ RAR↵ TCC↵ DAC↵ TCS↵ STC↵ DAA↵ KBP↵ DCL↵ ↵」と入力すとすべての命令がアセンブルできます。

「U600↵」と入力すると逆アセンブル結果が表示できます。