自 作 機 博 物 館 (1/15 1999年) 

・・・とか書くと、AT互換機のコトと思われそうですが、そうではないです。
ここに載せたマシンは 正真正銘、回路レベルから設計した自作機です。
(さすがにCPUとかは メーカー製ですけど)

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●時代背景
製作は1984年ころからです。
お金がなかったり、あとラクガキとかしてたので 3年くらいかけて のんびり作りました。
ちょうど日電の9801E,Fなどが登場した頃ですが まだまだ高嶺の花、
主流は富士通FM7とか日電8801などの8bit機でした。
ようやく大容量記憶装置としてのフロッピーディスクが普及し始めて
一部でDOS(って、CP/Mのことですよ、念のため)が使用されるようになった状況です。
そんな時代に 学生パワー(ヒマとも言う)で作ったのが こいつです。

かのAppleIIではありません(笑)。
ケースは台湾のApple互換(海賊版)メーカ製ですが、キーボードはミツミ製です。

ちなみに外見より内部レイアウトのほうがAppleIIに似ています。


手前側に電源ユニットがありますが、5V単一のものです。
CPU、EPROMに続いて5V単一で動作可能なDRAMが登場したことで
このような構成が可能になりました という時代ですね。

見るからに現在のAT互換機によく似た構成です。
マザーボードのスロットに 必要なカードを挿すという構成は 今でこそAT互換機では一般的ですが
というか、AT互換機(というかIBM)がAppleIIをモデルにしたんですね、きっと。
ちなみにAppleII以前のマザーボードといえば ホントにバス(配線)しかなかったのでした、S100とか。

●マザーボード
・・・というわけでは無いのですが、今風に言えば そうなりますね。

なぜか自作では珍しく プリント基板を使用しています。

この基板の上にCPU・拡張スロット・メインメモリ用ソケット・シリアル×2・パラレル×1・・・
うーん、完全にAT互換機のマザーのようですね。
右下に並んでいる青いソケットに載っているのがメインメモリー。
当時はまだDIMMどころかSIMMすら無くて、このようにICソケット形式にするのが普通。

右上の6個のTTLあたりが クロックジェネレータとシリアルインターフェースのボーレートジェネレータです。
CPUなどのボード全体は10MHzで動作してますが、細かいタイミングを作るために 原発は20MHzです。

その下の大きめのICが6850(ACIA・・シリアル)×2と6821(PIA・・パラレル)です.
…が、6850は 1個 はずされてますね。

本来、こいつらは MC6800用の8bitバスのペリフェラルです。
インテル系だと8251と8255に相当します。
たぶん はじめはターミナル経由(後述)で動かしてた頃に使用してたんだと思います。
で、後にビデオカードが完成した時に 撤去したんですね。
PIAは もちろんプリンタ接続用ですが…でもプリンタが高価だったので 結局使わずじまい。

ちなみに この2種のICとメモリー以外は 全部TTLです。

あと、後にXT用のキーボードインターフェースも追加しています。ますます互換機的展開。
当時PC-XT用の互換キーボードがアキバで入手出来るようになっていたので
繋げて遊んだのですが、本来のXTの通信仕様を満たしていないキーボードとかも結構あって
まぁ、今で言うところの相性問題なんですが、
これを自力で原因を調べて解決しなきゃいけないのが自作の大変なところ。


さて、CPUでございます。
CPUは 当時最速(と言われてた)MC68000の10MHz版です。


そりゃあ速いよな、当時の9801が5MHzの8086だったし、
そもそも世間の主流はZ-80のような8bit機だったんだから。

DIPとしては恐らく最大のサイズを誇る64pinパッケージは
ライバルの8086(こちらは40pinです)なんかとは格が違うんだぞ、と言わんばかりです。

CPU部がドーターカード状態+仮配線になっているのは MMU増設のためです。
まぁ、結局は増設しなかったんですけど。
それにしても もうちょっと 綺麗な配線、できないんですかねぇ…できないんですね、性格的に。
なんか配線しても絵を描いても大雑把なんですよねぇ、なんか。
すげぇ面倒くさがり屋。

あと、ドーターカード(CPU)部の真下は
リフレッシュコントローラのロジックです。見えませんが。


RAMソケットは16ヶで、64KbitDRAMで128Kbyteだったのですが
後に256KbitDRAMで512Kbyteへ拡張しました。


この頃のCPUはキャッシュメモリーを持っていなかったので(数byteのプリフェッチ程度)
メインメモリーの速度が即CPUの実行速度でした。
つまりメインメモリーをどれだけ高速に動作させるかが(CPUのクロック周波数以上に)重要だったわけです。
なので、要所に電力バカ食いのショットキーTTLを使ったりしていますが、
実際の動作中のタイミングを確認出来るような高価な測定器は(個人レベルだと普通は)もっていないので
つーか、測定器はテスターしかもっていなかったので(テスターを測定器と言うかどうかはともかく)
タイミングに関しては机上の計算だけが頼りだったのですが、
しかもDRAM使ったのは初めてだったので結構どきどきだったのですが、
意外にあっさり動いて、トラブルも無かったです。

まぁ、コレも含めてですが、経験的に

「動作が心配な回路は 大抵動く」

…つまり、思ってもいなかったところで大トラブルが起きるという(汗)。

今の人たちには意外かもしれませんが この頃のDRAMのアクセスタイムは120nS程度で、
現在とほとんど変わりませんというか、ほとんど進歩していないわけですね、速度は。

シリアルポートは4800bpsで、ビデオカードが完成するまでの間、ここにターミナル代わりの
ベーシックマスターL3(借り物)(・・て知ってる?)をつなげて動かしてました。  

●FDCカード
FDCは富士通8877を使用です。VFOも付いてます。
ちなみに現在のAT互換機に使用されてるのは日電765系です。

FDCもVFOも使いやすい専用チップが登場したので 測定器無しでもなんとか制作出来るようになったという
時代です。

どーでもいいけど 相変わらす配線がキナタイ・・・・って、このへん 一生 直んないです。
使用してる基板は やはりAppleII用のユニバーサルです。

当時は まだパソコンなどへの搭載が始まっていなかった2HDドライブ用です。
とは言っても回路的には8インチ2Dと同じなんですが(…って、8インチを見たこと無い人も多いかもだけど)。

そんなわけで、当時の世の中の5インチドライブは
安価な8bit機が2Dで、9801が2DDとか、そんな感じ。
以下、うろ覚え。

1S … 片面単密度(もともとの標準) AppleIIとか
1D … 片面倍密度(変調方式を改良して容量を倍に)
2D … 両面倍密度(メディアの両面に記録することで容量を倍に) 多くの8bit機
2DD… 両面倍密倍トラック(トラックの間隔を1/2に詰めることで容量を倍に) 初期の9801(9801Fあたり?)
2HD… (両面倍密倍トラックの)高密度(メディアの磁性体を変更して容量を倍に、また回転数がUP) 9801VMあたり以降?
※↑IBM-PCで使用されている2HD(つまり現在一般的な2HD)とはちょっと違う。

えーと、高スペックなデバイスを使うとですね、
それがCPUとかメモリーだと「すげぇぜ、早いぜ!」とか言ってられるのですが、
1人で勝手に突っ走れば良いのですが、
メディアだとね、そうもいかないわけじゃないですか、世の中の主なメディアを読めないとか。
そんなコトに気が付いたのは、もうすっかり作り上げてしまった後でした。

結局、トラック数の違いをソフト(BIOS層)でごまかしたりとか、
でもディスクの回転数の差はどうにもならないので、コントローラー側のクロックを上げて
まぁそうすると(見かけ上)コントローラの中では時間が早く進むわけじゃないですか(笑)
そうするとディスクの回転数が実際よりゆっくりに見えるので辻褄が合うので読めます、とか。
かなりむちゃくちゃ。
しかし読めれば正義。アマチュアだからな。

ちなみにCPUパワーにモノを言わせて読み書きのデータはソフトウェア転送です。
なのでFDアクセス中は割り込み禁止(笑)。

●ビデオカード
しばらくはシリアル通信ポートを通して ターミナルからぱたぱたと動かしてたのですが、
いかんせん4800bpsは遅いぞとか
高速マシンをいじってる実感が無いぞ とかで、作ったのがこれです。

現在に至るまでVRAMといえばDRAMが主流ですが
(特に現在のパソコンではDRAM以外って ほとんど見かけません)このサイズのボードに収めるために
スタティックメモリーを使ってます。コントローラは 日立63484で、こいつのマニュアルは68000のより
厚いです。プログラマブルに何でも出来るので ハードウェアは楽だけど設定が大変。
ちなみに 当時最強のアクセラレータ機能も付いてて、時代的には 打倒!uPD7220と言ったところ(結果は…)。
当時 たたき売りされていたPC100用のモニタディスプレイとつなげて
1280×512ドットのフルグラフィック状態でした。

・・・えーと、フルグラフィックですから、文字は表示できないんですね、そのままじゃあ。
この頃、友達が 一足先に1280×400ドットのキャラクターディスプレイ
(文字をハードウェアで発生させるためのCGを持つ)(CG・・っていっても
コンピュータグラフィックスではなくて キャラクタジェネレータね)を作ってたので、
頼み込んで CGのデータをもらって・・・で、グラフィック画面にソフトウェアで
CGのデータ(今で言うフォント)を転送するしくみをBIOSに組み込んで文字を表示していました。
今で言うトコのDOS/Vと近いしくみですね。
(・・・って、DOS/V自体、最近では あまり 使われてないような)

●ROMとRAMカード
なんでDRAMのメインメモリーがあるのに ここにもRAMが?と思うかもしれませんが、
制作途中でDRAMの回路が正しく動作する事を確認するためのプログラムを収めるのに使用したりしました。
スタティックメモリー(SRAM)を使用しています。

自作の場合、多くの場合が設計したての第一号機なので、当然 その設計での実績なんか無いわけで、
本来なら動作する(はずのつもりで設計してる)モノも 必ずしも一発では動作するとは限りません。
その辺も考えながら 全体の構成を決めていくわけです。

ROMは簡単なモニターとローダーが入っています。
ここでは写真が用意できなかったのですが、 もちろんROMにデータを書き込むための
いわゆるROMライター も作りました。というか、作らなければROMに書き込めませんから。

いざというときには、先のシリアルポート経由でのターミナル接続でモニタープログラムが動作します。
この場合、カード上のSRAMが使用されるようにしているので、
よほどのことがない限り このモニタープログラムは動作します。
つまり、メインメモリがおかしい場合、FDCまたはFDDに問題がある場合、
ビデオカードが表示不能になった場合、ロードされたOSまたはBIOSのバグで起動しない場合など
トラブルは いろいろ考えられますが、そんな場合でも最低限の診断を行えるように、
真っ黒な画面を前にして途方に暮れないようにすることが 自作の最低条件です。
自前でICEなどのツールを持つことが出来ないアマチュアの自作は メーカーでの開発より むしろ困難とも言えます。
(・・・と、入社して思った)(ICEがあると 人間、堕落する気がする)

自作における「不具合があってもメーカやショップへの修理依頼は当然ながら出来ません」と言う意味は
言葉では簡単ですが 実際に体験しないと理解出来ない部分でもあります。
組み立て互換機のように 店にクレームつけたりパーツを交換してもらったり
相性だと言って諦めたりすればオッケーというのとは全然違うわけです。

●なぜ自作したのか?
当時は 自作する努力と苦労に対して 十分な満足感を得られました。
これが完成したとき、おそらく個人所有のマシンとしては 最速レベルであったわけで
(少なくても市販パソコンより 遙かに高速)それが自分の設計で動作したのですから
それはそれは幸せでした。
初めて使ったダイナミックメモリーも ちゃんと設計通りに動作しました。
ビデオカードも初めてでしたが、モニターに ちょっと同期のみだれた画像が現れたときなんかは
それこそ狂喜乱舞モノなわけです。

●なぜ自作をやめたのか?
私にとっての自作とはオリジナリティーの表現です、かっこよく言えば。(笑)
マザーにしても ビデオカードにしても なにかしらアイディア(とまで行かなくても ちょっと変わったこと)
を回路に入れます。もちろん回路自体オリジナルなのですが。
それが 思惑通りに 市販パソコンに無い機能やパフォーマンスを示せば 満足できます。
逆に誰かの書いた回路図通りに結線したモノで誰かの書いたソフトが動いても
全然楽しくないと思います。

現在のパソコンの状況では このような事が難しいというか、無理です。
マザーボードもビデオカードもI/Oもチップセット状態、しかも複雑怪奇で 個人がアマチュアレベルで
手を出せる状況ではないです。
アキバに売ってるような部品とアイディアだけでAppleIIが作れた時代じゃないのです。
もちろんこれは「パソコン」の話であって、ハードウェアがつまらないというわけじゃあないです。
パソコンは巨大になりすぎて個人で楽しむ規模じゃないと言うだけです。

関係ないですが、マンガとかを描くのは今も昔も(基本的には)個人レベルの作業なので
将来もシステム(って言うか作品?)がこれ以上大規模になることは無いというか
「個人では手が出せない」状態にはならない世界なので
趣味としてはやり甲斐があります。
アイディア勝負だし。

何か作品的なカタチで楽しめるような回路技術っぽいコト、ないかなぁ。
(2004追記:CPUの書籍とか書きました(笑))

●というわけで、現在の「自作」に思うこと
「自作」という言葉に魅力を感じて マザーボードを買ってる人も、それは それで良いと思いますし
それが幻想だということは 多くの人は理解していると思います。

ここに載せた「自作機」は アマチュアが制作したモノですが、正直なところ、誰にでも簡単に出来るものではありません。
それなりの勉強と努力と時間と根性が必要です。 結構タイヘン。
でも、動作するかどうか分からないものに多大な労力(と資金)を投入するんですからね
一番必要なのはくじけない勇気かも。半分マジで。
ギリギリ勝負の世界。

ま、だから「自作」は おもしろいわけで、
その辺のタイヘンな部分を省略して 「自作の楽しさ」という結果だけを得ようとしても、それは理論的に無理です。

繰り返しますが、別にマザーボードとか パーツをを買い求めることは 悪いことではないと思います。
ラジオのキットを買ってきて 説明書通りに半田付けするのも それが好きならば それでよいのです。
ただ、そこには「自作」とか 「オリジナル」の楽しさは存在しないので注意してくれ、という事です。


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