実用的な1bit CPU？

前置き

みなさんは、1bit CPUを聞いたことがありますか？

僕は、過去にも1bit CPUの記事を出していますが、今回は別の1bit CPUをご紹介したいと思います。

1bit CPUの特徴

1bit CPUの特徴として、ALUとレジスタをとにかく小型にできる点があります。

ALUは1bit分の演算能力があればいいですし、レジスタもループ式にすることで、小型にすることができます（レッドストーン回路の記憶装置は、ループ式が最も小型だと思っています）。

通常のCPUはレジスタをループ式にすることは難しいので、その分1bit CPUにアドバンテージがあるということになります。

まぁ、代償として1bit CPU特有の制御回路を詰め込まなければいけなくなるので、制御回路は若干大型化し、
さらにALUの演算能力が低いため、速度はあまり早くないという欠点があります、、、

CRED IX(バージョン4)

今回のレッドストーンCPUは、速度を多少犠牲にしてでも、コンパクトにして、さらに出来ることを増やしたレッドストーンCPUとなります。

CRED IX(バージョン4)

これが、CRED IX(バージョン4)です。

サイズ感は、CRED IVに近いです。

CRED VII(バージョン10)ほど小型ではありませんが、CRED VI(バージョン5)のように大型、というわけでもありません。

バージョン1～3は、バージョン4と似たような感じとなっていて、より完成度を高めたのが、バージョン4と言えそうです。

それでは、各回路を見ていきたいと思います。

ALU&レジスタ

ALUとレジスタ

このレッドストーンCPUの特徴として、加算、インクリメント、デクリメント、減算、のみではなく、XNOR、XOR、右シフトが可能になっています。

さらに、レジスタはこのサイズ感でも、8bit×5の容量を実現しています。

そして、1bitなので、かなり薄いです。

つまり、実行ユニットだけ見れば、CRED IV(バージョン3)より優れていて、速度面では勝てませんが、機能面とサイズ面では優秀と言えます。

I/Oポート

I/Oポート

CRED IX(バージョン4)のI/Oポートは、CRED VII(バージョン10)や、CRED VIII(バージョン2)と同様に、パラレル通信になっています。

理由は、CRED VIII(バージョン2)と同様で、見やすさや扱いやすさの向上のためです。

CRED VIII(バージョン2)には、インプットポートが上下さかさまになっている欠陥がありましたが、CRED IX(バージョン4)では修正されていて、一番下が1bit目になっています。

PC&ROM

グレーのコンクリートで作られているROMは、命令を16個保存できるようになっています。

これは、CRED IVと同等で、CRED VII(バージョン10)やCRED VIII(バージョン2)などのこれまでの1bit CPUの中ではトップクラスの容量です。

また、ROMの構造が専用設計になっており、CRED IX(バージョン4)のスペースを出来る限り使い切る構造になっています。

空色のコンクリートで作られたPCは、信号強度式になっていて、体積を小型化しています。

CRED IX(バージョン4)は、制御回路に残されたスペースの形が、あまり理想的ではなかったため、その分組み込むのが大変でした。

スペック

ここに、詳細なスペックを載せておきます。

CRED IX(バージョン4)
スペック
1bit(疑似8bit)
クロック周波数:0.2777…Hz固定
ALU:加減算、インクリメント、デクリメント、XNOR、XOR、論理右シフト
アキュムレータ:無し
レジスタ:5Byte(8bit×5)
I/Oポート:2ポートずつ
データキャッシュ:無し
メモリ:無し
命令キャッシュ:無し
ROM:32Byte(命令16個分)
PC:4bit(信号強度式)
回路サイズ:14×25×21(縦×横×高さ)
高速化技術:無し
日付:?～2024年5月31日

最後に

CRED IX(バージョン4)は、僕の1bit CPUとしては初めて、CRED IV並みの汎用性を持ったレッドストーンCPUでした。

プログラムを書き込めば、1つのCPUでずっと跳ね返る何かなどを実行できるため、1bit CPUも確実に進歩していると言えそうです。

ちなみに、バージョン1や2は失敗作だったみたいです。

体積は
CRED IX(バージョン4)の体積:7350
CRED IV(バージョン3)の体積:6525
なので、CRED IV(バージョン3)には勝てませんでしたが、今後どんどん成熟させていけば、互角に渡り合えるんじゃないかというポテンシャルを感じました。

1bit CPUには、まだ出来ることが残っていると考えています。
それは、最も薄いレッドストーンCPUです。
1bit CPUならできるはずなので、今後作りたいと考えています。

あと、有料エリア内になりますが、CRED IX(バージョン4)を配布したいと思います！！

注意:こちらでダウンロードできるCRED IXはMinecraftのBEで作られています。
なので、JEでは使えません。
また、Switchなどのゲーム機だと、利用できない可能性が高いです（PCやスマホなどのBEでは利用できると思います）。
こちらからCRED IXのダウンロード(ワールドエクスポートと、ストラクチャーのエクスポート)が可能ですが、
CRED IXは僕が一人で作った赤石CPUなので、もしかしたら不具合などが残っている可能性があります。
（もちろん、動作テストはやっていますが、可能性はあります）
CRED IXに不具合が残っていた場合、原因がわからずに修正されない可能性もあります。
（マイクラのアプデで仕様が変わったり、バグが追加()されたりして動かなくなる可能性もあります）
また、プログラミングは難しいです。
まぁ、プログラミングして動かさなくても、1bitという不思議な赤石CPUとして、回路を鑑賞する楽しみ方もあります。

これらによって、ダウンロードしたファイルが使えなかったり、プログラミングさせて自分で動作させることができなかった場合でも、払い戻しなどは行いませんので、ご了承ください。

CRED IX(バージョン4)の配布はこちら
（有料エリア内には、CRED IXのワールドデータ・ストラクチャーデータ・命令セットの表・プログラミングのやり方があります）
また、ワールド版の方には、ずっと跳ね返る何かがすでにプログラミングされたCRED IXがあるので、リセットをして電源を入れるだけで、CRED IXが動いているところを見ることが出来ます。