General-purpose Memory【NandGame編】

2023年12月16日

General-purpose Memoryレベル

General-purpose Memoryレベルのゴールは、一般的な用途のメモリー回路を実装することです。

ここでいう一般的な用途とは、あるアドレスへ読み込み・書き込みでき、別のアドレスにも同時に読み込み・書き込みができることを指します。

今回のメモリー回路は4つの16ビットレジスターを備えており、2ビットのアドレスでアクセスできます。

基本的な仕様は次のとおりです。

・a1とa0の2ビットでアドレスAを指定する。

・出力*Aには、アドレスAに格納されている値とする。

・st＝1の場合、入力XをアドレスAに格納する。

・出力Iは、pc0とpc1で与えられたアドレスPCに格納された値とする。

・clはクロック信号。

General-purpose Memoryレベルを解く

1：4つの16ビットレジスターを配置する

解説どおりに4つの16ビットレジスターを配置します。

2行2列のメモリーセルと考えるとわかりやすいので、2×2の形で並べます。

clについては直結するだけです。

入力のX端子を各レジスターのXピンに接続します。st＝1にならなければ、レジスターの内容は書き換わらないので、すべてを単純に直結して問題となりません。

2：メモリーアドレスの指定をワイヤリングする

a1とa0をそれぞれ、メモリーセルの列と行を指定するものとして考えます。これは3つのデマルチプレクサー（switchコンポーネントで代用）で実現できます。

stをONにしてから、a0とa1のON・OFFを手動でテストしてみて、各レジスターのstピンに1が入力されていることを確認します。

3：出力の*A端子をワイヤリングする

各レジスターからの出力をアドレス値によって振り分けます。そのために、3つのセレクターを使います。

セレクターのワイヤリングについては、ステップ2のデマルチプレクサーのワイヤリングを参考にしてください。

4：出力のI端子をワイヤリングする

ステップ3ではA端子で振り分けていましたが、ここではPC端子で振り分けます。

同様にして3つのデマルチプレクサーを配置して、同様のワイヤリングで実現できます。

5：テストする

テストにパスすると、クリアになります。

※テストパターンが少ないらしく、I端子の実装をしていなくてもクリアになります。