TangNano6100MEM

Memory systems and peripherals implemented on Tang Nano 20K for Intersil IM6100 PDP-8 Processor

This document is written mostly in Japanese, so please use machine translation if necessary.

概要

• PDP-8の命令セットを持つCPU「Intersil IM6100」のメモリシステムと周辺回路をFPGA(TangNano20K)上に実装する試みです．
• FPGAに実装するのはメモリ，UART, HDDなどの周辺装置の部分だけで，CPU自体は本物を使用します．ソフトウェアやFPGAによるシミュレータやエミュレータではなく，実物のCPUを動かします．
• "TangNano6100"だとTangNano上にIM6100を実装したみたいな名前になってしまうので，"MEM"を付けて"TangNano6100MEM"という名前になっています．
• モニタプログラムとして，Haruo Asano氏によるUniversal MonitorIM6100版をControl Panel空間で動くように改変したものを搭載しました．MITライセンスだったので，使用した部分のソースを同梱しています．

最近の主な話題

• 2026/01/28: 初版公開
• 2026/02/01: version 20260201, 紙テープエミュレータ実装
• 2026/02/02: version 20260202, 割り込み関連のバグ修正
• 2026/02/02: CP空間のuniversal monitorにコンテキストの保存復帰を実装しました．
• 2026/02/06: version 20260206, 拡張メモリ関連の微修正
• 2026/02/06: OS/8のRK2, RK3を有効化する方法についてのドキュメントを追加．

主なファイル一覧

.
├── doc                      : 説明用文書
├── hdl                      : Gowin EDA用プロジェクト
│   ├── old                 : 旧版のバックアップ(あれば)
│   └── TangNano6100MEM_project: HDLソース一式
│       └── src
│            ├── dbglog.v   : debug log用モジュール
│            ├── mem.v      : メモリ初期データ(OS/8 bootloader)
│            ├── mem_cp.v   : CPメモリデータ(unimon)
│            ├── sdhd.v     : HDエミュレータモジュール
│            ├── sdtape.v   : 紙tapeエミュレータモジュール
│            ├── switch.v   : スイッチ用モジュール
│            ├── TangNano6100MEM_project.sdc : 時間制約(適当)
│            ├── tn20k.cst  :  物理制約(ピンアサイン)
│            ├── top.v      : メインプログラム
│            ├── uart.v     : uartモジュール
│            ├── ws2812.v   : WS2812モジュール
│            └── ws2812_matrix.v : WS2812 matrix用モジュール
├── images                   : 文書用画像ファイル
├── LICENSE
├── pcb
│   └── rev2.1 :  回路図，基板データ等(KiCAD 9用)
├── README.md   : このファイル
└── tools
    ├── papertape
    │   └── ptp2v.c    : 紙テープバイナリ変換用ソフト
    ├── sample          : bootやテスト用プログラム(unimonで書く用)
    └── unimon          : Universal Monitor
        ├── im6100      : IM6100 Control Panel版
        └── LICENSE.txt : 上記のライセンスファイル

各種説明はdoc/に項目に分けて記載しています．

• 更新履歴
• 基板関連
• FPGA関連
• インターフェース
• SDメモリ
• 応用例
  • ベアメタル
  • 紙テープソフト
  • OS/8
    • RK2-3diskの有効化
• デバッグツール
• 関連情報・参考資料

その他

以下，雑多な情報です．

動作状況

• 紙テープソフトやOS/8およびOS/8上で動く言語処理系などがある程度動作します．
• OS/8のBASICで簡単なプログラムを入力したりセーブ/ロードしたりできます．
  • STRTRK.BAやSNOOPY.BAが動きました．
• コントロールパネル空間でUniversal Monitorが動きます．

既知の問題

• ステップ実行後に戻ってくるとおかしくなることがある．
• OS/8版のFOCALが動かない．おそらく割り込み関連の問題． → やはり割り込みの問題でした．20260202版で修正して解決．
• OS/8でDIR SYS: はできるが DIR RKA0: は止まる． → PDP/8ハンドブックの誤植が原因でした．RK_DONEフラグを修正したら動くようになりました．
• OS/8 BASICでSTRTRK.BAやSNOOPY.BAが動かない． 動きました．

今後の予定，ToDo

• 紙テープイメージからOS/8のディスクイメージを作成．
  • → ある程度はできたのですが，CCL.SVがうまく作れなかったりEPICの動作が不安定なのであきらめました．
• 磁気テープドライブエミュレータ実装．(紙テープは実装済なので，必要でなければやらないかも)
  • → いろいろ面倒な仕様があったのであきらめました．