70〜80年代を駆け抜けたCPU、AMD「Am2900」：マイクロプロセッサ懐古録（4）（3/4 ページ）

[大原雄介，EDN Japan]

4bit ALUの「Am2901／Am2903」

　Am2901／Am2903は4bitのALUである。Am2901乗加算のALUで、Am2903はこれに乗算が追加されている。構造的にはこんな形（図4）であり、この当時良くあるAdderなどとそう違いは無かったのだが、一応ALUらしく複数の処理をMicroinstructionの方で選択できるようになっているあたりがAdderとの違いと言える。もっとも、図4左上のDecodeブロックを見れば分かるように、基本ALU Functionは8つしか利用できない。実際にはALU Sourceフィールドまで利用するほか、Logic Mode/Arithmetic Modeというモード切替とCn(Carry)まで使う事で最大116命令（図5の定義を行っている。といっても種別で言えば8種類しか命令が無い訳で、ではこのALUでサポートされていない命令は？というと、そうした機能を持つチップが別に存在する。

図4：これはAm2901Aのものである。Am2903Aの方には、これにMuxが追加されるだけのはずなのだが、ブロック図を見るとあえて描き方を変えていて、一見するとまるで違う中身のように見えるのが謎［クリックで拡大］

図5：同じくAm2901Aの命令一覧。Logic Modeの6xと3xは同じ動作になるので、これは重複とするとトータル112命令相当［クリックで拡大］

　あらためて一覧を示すと

品番	機能
Am2901	4bit ALU
Am2902	Look-Ahead Carry Generator
Am2903	4bit ALU with Hardware Multiply
Am2904	Status and Shift Control Unit
Am2905/Am2912	Bus Transceiver
Am2906/Am2907/Am2908	Bus Transceiver with Parity
Am2909/Am2911	4bit Address Sequencer
Am2910	Microprogram Controller
Am2913	Priority Interrupt Expander
Am2914	Priority Interrupt Controller
Am2915/2916/2917/Am2926/Am2927/ Am2928/Am2929	Quad 3-State Bus Transceiver
Am2918/Am2919	Instruction Register
Am2920	Octal D-Type Flip-Flop
Am2921	1-to-8 Decoder
Am2922/Am2923	Input MUX
Am2924	3-to-8 Decoder
Am2925	System Clock Generator and Driver
Am2930/Am2932	Main Memory Program Control
Am2940	DMA Generator
Am2942	Programmable Timer/Counter/DMA Generator
Am2946/Am2947/Am2948/Am2949	Octal 3-State Bidirectional Bus Transceiver
Am2950/Am2951	8-bit Bidirectional I/O Ports
Am2954/Am2955	Octal Registers
Am2956/Am2957	Octal Latches
Am2958/Am2959	Octal Buffers/Line Drivers/Line Receivers
Am2960	Cascadable 16-bit Error Detection and Correction Unit
Am2961/Am2962	4-bit Error Correction Multiple Bus Buffers
Am2964	Dynamic Memory Controller
Am2965/Am2966	Octal Dynamic Memory Driver

といった形で多数の周辺チップが用意されており、例えばシフト演算が必要ならAm2904を組み合わせれば良いといった具合だ。あとは扱うデータの幅に応じて、その数だけAm2900シリーズを並べれば良い。4つ並べれば16bit CPUが出来上がる事になる。先のデータシートを読むと、例えばCarry付の16bit乗算を可能にする場合とか、除算を行う場合のアルゴリズム、あるいはメモリ拡張の方法などさまざまなケースの回路例が示されている。今の感覚で言えば、FPGAとかASICで使えるStandard Cell的なもので、これを組み合わせてCPUのコア部を構築。足りないところだけDiscreteで組むかMicroprogramで逃げるか、あるいは完全にソフトウェアで処理するかを決めるという感じになる。