レトロなコンピュータースクールプロジェクトのCPU

私はITスクールの学生です。私たちは、1年生に舞台裏でどのように機能するかを示すために使用できるプロジェクトを考えています。最終的にはレトロなコンピューターを作ることを考えました。

私はZ80プロセッサに関して多くのことを読みましたが、私はもっと強力なものが必要だと私は推測します。ARMは多くのドキュメントを見つけることを考えると適切な選択かもしれませんが、アーキテクチャについてはまだ疑問に思っています。いくつかの特別なニーズも確立しました：

• より多くのRAMが必要な場合の外部アドレスバス
• > 50Mhz
• 16または32ビット
• BGA / QFNパッケージなし
• FPGAボードなし
• シリアルインターフェース（？）
• 予算が限られているため、高すぎない

P8X32A-D40は優れたCPUのように見えますが、必要なRAMの量（32k）が不足しているので、1MB以上のようなものをもっと考えていました。多分eZ80は検討する価値があります。あなたのような実験的な人々からの回答をお願いします。

ありがとうございました。

編集：ニーズを満たすために回答を受け入れましたが、プロジェクトへの参加を希望する学生のチームとの選択について話し合う必要があるため、質問は他の提案に未解決のままです。

現在利用可能なバージョンには、本当の外部アドレスバスはありません（これから登場します）が、Microchip PIC32を検討するかもしれません。そのアーキテクチャはMIPSに基づいており、1988年まで遡り、2つの主要なRISC命令セットの1つです（もう1つはARMです）。したがって、その点でレトロと見なすことができます。（ちょっとした雑学：Sony PlaystationはMIPSプロセッサーを使用しました。）

PIC32の優れた機能の1つ（32ビットマイクロコントローラーでは珍しい）は、DIPパッケージでいくつかの種類を入手できることですが、使用可能な最大メモリは、表面実装バージョンに比べて制限されます。28ピンDIPパッケージで最大のメモリを備えたPICの1つは、128KBのフラッシュ（プログラム）メモリと32KBのRAMを備えたPIC32MX250F128です。米国のDigi-Keyと英国のFarnellから入手できます。

RAMは限られているように見えるかもしれませんが、PICはハーバードアーキテクチャであるため、プログラムとデータアドレス空間が分離されており、プログラムはフラッシュから実行されるため、多くのRAMは必要ありません。（純粋主義者にとって、PIC32は実際には修正されたハーバードアーキテクチャです。RAMからプログラムを実行することが可能なためです。）他の選択肢はフォンノイマンです。（たとえば、PCで使用される）アーキテクチャでは、すべてに対して1つのアドレス空間があり、プログラムは通常RAMを使い果たしますが、例外として、通常、少なくとも一部のフラッシュまたはROM（PCではBIOSと呼ばれます）が必要です。大容量記憶装置またはネットワークからOSをRAMにロードするためのブートルーチンを実行するためのプロセッサのアドレス空間。Z80（および当時のほとんどのマイクロプロセッサ）もVon Neumannアーキテクチャを使用していました。したがって、プログラムとデータの両方を64 KBに収める必要がありました。フォンノイマンアーキテクチャを備えた一部のマイクロは、ペリフェラルを同じ64Kアドレススペースにマッピングしました。他は別のポートアドレッシングを使用しました。

外部バスに関しては、現在のPIC32（ピンの数により、表面実装パッケージのみ）には、8ビットまたは16ビット幅の「パラレルマスターポート」（PMP）があり、DMAと組み合わせて、データを相互に転送できます。 PICのRAMと外部RAMまたはペリフェラルの間で自動的に。ただし、これにより、外部メモリに直接（プロセッサのアドレス空間で）アクセスしたり、そこでコードを実行したりすることはできません。最新のPIC32MZファミリは、Digi-Key にリストされていますが、まだ在庫されていませんが、真の外部アドレスバス、最大2MBのフラッシュ、1/2 MBのRAMを備え、200MHzで動作します。

PIC32MX250F128は50 MHzで動作しますが、80 MHzで動作するものもあります。2つのシリアルUARTポートがあります。これをRS232信号に変換するには、レベルコンバータが必要です。

DIPとしてパッケージ化されており、外部発振器なしで実行できるため、開始するには3.3.v電源、0.1 µFのデカップリングキャップ、ブレッドボードが必要です。Microchipから無料のCコンパイラとIDEを入手できます。

プロセッサを起動して実行したら、LCDディスプレイ、ボタン（キーボードも含む）などの周辺機器を追加できます。

最大512KBのフラッシュと128KBのRAMを備えた他のPIC32MXを入手できますが、PCBをレイアウトする必要があるTQFPやVQFNのような表面実装パッケージでのみです（どのARMプロセッサでも同じ問題が発生します）。

@tcrosleyには概ね同意しますが、「舞台裏」で他の生徒にどのように機能するかを実際に見せたい場合は、FPGAボードを入手する必要があります（購入するだけで、試してはいけません） ）、ロジックを使用してCPUをゼロから構築する方法を学びます。良い出発点としてこれを見てください。

MC68000シリーズを検討しましたか？

これは16/32ビットCPUですが、68008のデータラインは16ビットであり、一部は50 MHzで簡単に実行でき、アドレス空間は16 MBです。

• RAMがさらに必要な場合の外部アドレスバス -はい、唯一
• > 50 MHz-することができます
• 16ビットまたは32ビット -両方
• BGA / QFNパッケージなし -はい
• FPGAボードなし -いいえ
• シリアルインターフェイス（？）いいえ、あなたは自分のものにする必要がありますが、非常に簡単です
• 予算が限られているため、高すぎない -はい

ここに完全なドキュメントがあります：https : //www.nxp.com/docs/en/reference-manual/MC68000UM.pdf