• イベント名：Days on the ZEP 4004 special
  • 演題：復刻！インテル4004プロセッサとビジコン社電卓141-PF
  • 副題：1971年世界初！創意工夫の結晶をDIP FPGAとシリコンで蘇らせる
  • 講師： 圓山 宗智 / 山田 浩之（Y-Logic） / 秀関 快郎
  • 主催： ZEPエンジニアリング株式会社
    開催形式：現地／オンライン併催
    開催日時
    • LIVE受講：3月21日（土）10:00～17:00
    • 録画受講：3月22日～3月28日
    • 受講方法：現地参加 または Zoomによるオンライン受講
    会場（現地）：未定（都内で調整中）
    受講料：
    • コースA（現地参加・DIP FPGAキット付き）：受講料未定（先着合計40名）
    • コースB（オンライン参加・DIP FPGAキット付き）：受講料未定（先着合計40名）
    • コースC（無料視聴・オンライン参加のみ）：無料
  • ※キット付き受講（コースA/B）は現地・オンライン合わせて先着40名様まで．
  • ※DIP FPGAキットを使ったハンズオン実習セミナを，今後別日程で実施予定
  • 受付締切：
    • コースA／B（実習付き）：3月20日（金)
    • コースC（無料視聴）：3月21日（土）17:00

  • 受講・協賛のお問い合わせ：info@zep.co.jp　（03）6825-5851
    ※現在，本イベントへの協賛企業様も募集中です．ご興味のある企業様は，上記までご連絡ください．


お申込み

下記のボタンを押して，必要事項の入力をお願いいたします．

内容 キット 講義テキスト ソフトウェア 録画視聴 税込価格 申し込み
　コースA：DIP FPGAキット付き
［現地参加］ 		〇 〇 〇 〇 受講料未定
　コースB：DIP FPGAキット付き
［オンライン参加］ 		〇 〇 〇 〇 受講料未定
　コースC：無料視聴
［オンライン参加］ 		× 〇（アンケート協力要） × 〇 無料

お申込み前にご理解いただきたいこと

  1. コースA・Bは合わせて先着40名です．DIP FPGAキットは開催1週間前までに宅急便でお送りする予定です．キットの追加生産に関しては未定です．
  2. 講義テキストは3月20日にメールにて配信予定です．
  3. 本セミナは，講師との質疑が可能なLIVE受講を強くおすすめします．講演終了後，企画・運営の改善を目的としてアンケートを実施します．アンケートへ記入していただいた方には，講義テキストrev2.0（誤字修正対応版）をプレゼントいたします．なお，録画受講時はアンケートを実施いたしません．
  4. 録画動画の視聴先は，3月22日にメールでご案内します．

コースA・Bコースの付属品

  1. DIP16型超小型FPGAボード
  2. DIP FPGAライタ
  3. 関連ソースコード
  4. 部品表・回路図
  5. 講義テキスト
写真1 DIP16型超小型FPGAボード（開発中）

講義内容

あらまし

世界最初のマイクロプロセッサをご存知ですか？それは4ビットCPUのインテル4004です．随所に先人の知恵が注がれており大変興味深いアーキテクチャです．

本イベントでは，4004誕生までの歴史からはじめて，まず4004のCPUアーキテクチャと命令体系，およびそのコンピュータシステムMCS-4（Micro Computer Set-4）の構成を解説します．次に，4004 CPUとMCS-4システムをVerilog HDLで記述して，4004を応用したビジコン社の電卓141-PFをFPGA上で再現し，先人の知恵の凄さとその技術の完成度を味わいたいと思います．

さて，今や誰もが半導体チップを自由に設計して製造して手にすることができる時代になったことをご存知でしょうか？プリント基板なら，オープンソースの設計ツールと安価な製造サービスで個人で設計し製作できることはご存知だと思いますが，それと同様なことが半導体チップでもできるのです．本イベントでは，4004をTiny Tapeoutというサービスで設計し130nmプロセスで製造する試みを紹介します．

また，私たちは，4004という素晴らしいチップをそれと同じ外形のDIP 16ピンに実装したいと考えました．そのために，微細なパターンのプリント基板を開発し，高精度実装技術を使ってDIP 16ピン型のFPGA基板を開発しています．このFPGA基板は，ブレッドボード上で手軽にコンフィグでき実験できるので，4004以外の用途にも幅広く使える優れものです．このイベントでお披露目したいと思います．

そして，最大の目玉は，4004を含むお宝チップの紹介コーナです．滅多に見ることができない歴史的なビンテージチップをご覧いただきます．

このイベントは，1971年に10umプロセスで開発された4004を，2nmプロセスの2026年にあらためて知ることで，先人の知恵と努力に敬意を表し，同時に，これからの社会を支える若手技術者の方に何がしかの教訓と気付きを持っていただければと思い企画しました．ぜひご参加ください．

写真2　4004（CPU）の外形（出典：CPU-ZONE より引用）
URL：http://www.cpu-zone.com/ 		写真3　ビジコン社 電卓 141-PF（出典：電卓博物館より引用）
URL：https://www.dentaku-museum.com/
図1　4004 CPUの端子配列 図2　MCS-4システムの最小構成例 図3　4004(CPU)のプログラマーズモデル
図4　FPGAシステムのブロック図 写真4　FPGAシステムの外観
図5 Tiny Tapeoutのチップに載った自作4004

アジェンダ（予定）

  1. 4004CPUの開発経緯と日本人の活躍
  2. 4004CPUとMCS-4マイクロコンピュータシステムのアーキテクチャ，およびソフト開発環境
  3. 4004CPUとMCS-4システムのVerilog HDLによる再設計
  4. 4004を使ったビジコン社電卓141-PFの仕組みとその再現（分解ビデオ）
  5. 4004を130nm CMOSプロセスで設計してテープアウトしてみた（Tiny Tapeoutの活用）
  6. 4004を実装できるDIP16型FPGA基板とDIP FPGAライタ
  7. コレクション自慢大会　チップミュージアム
  8. 座談会

(1)～(6)：圓山 宗智
　(7)：秀関 快郎，山田 浩之
　(8)：圓山 宗智，秀関 快郎，山田 浩之，寺前 裕司

受講対象者

  • コンピュータ・システムに興味がある方
  • コンピュータ・システムの先人の知恵を学びたい方
  • 論理回路をFPGAに実装したり，半導体チップとして製作してみたい方

予備知識

  • 論理回路の基礎知識
  • Verilog記述とSystem Verilog記述の基礎知識

講演の目標

  • 古いアーキテクチャを学ぶ喜び
  • 少ないリソースで最大限の効果を出す技術ノウハウの習得
  • 半導体チップの自作方法の習得
  • FPGA活用ノウハウの習得

受講者が用意するもの

  • 特になし

講師紹介

略歴

  • 氏名　　：圓山宗智
  • 出身地　：京都府京都市左京区
  • 趣味　　：1978年からマイコン・FPGAを趣味として、論理設計やプログラム開発を楽しむ。
  • 仕事　　：1986年からマイコンLSI・半導体デバイスの設計に従事。
  • 執筆活動：2000年からマイコンを絡めた雑誌記事と書籍を執筆。

主な書籍・記事

雑誌記事（いずれもCQ出版社）約100本程度執筆

  1. Design Wave Magazine　2006年5月号　ARMベース・システムLSI開発の事例研究
  2. Design Wave Magazine　2008年6月号　ARM汎用プロセッサで使える汎用JTAGデバッガを自作する、など
  3. インターフェース　2014年11月号～2015年6月号（連載）　並列処理プロセッサxCORE徹底研究、など
  4. トランジスタ技術　2019年9月号（特集）Cで直叩き！超並列コンピュータGPU全速力、など

書籍（いずれもCQ出版社）

  1. 今すぐ使えるH8マイコン基板　初版2010年、増補版2011年
  2. 2枚入り超小型ARMマイコン基板　2011年
  3. ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン　基板付き　2013年
  4. ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン　開発編　2013年
  5. SHマイコン活用記事全集　2014年
  6. FPGA電子工作スーパキット　2016年
  7. MAX10実験キットで学ぶFPGA＆コンピュータ　2016年
  8. 完全版FPGA電子工作オールインワン・キット　2016年

講演の参考文献・参考URL

  1. 4004およびMCS-4に関する詳細なドキュメントと論理記述やプログラムコードの全ては下記からダウンロード可能：
    https://github.com/munetomo-maruyama/MCS4_SYSTEM
  2. 圓山宗智, MAX10実験キットで学ぶFPGA＆コンピュータ, 23～24章, 2016年, CQ出版社
  3. 嶋 正利；マイクロコンピュータの誕生＜わが青春の4004＞, 1987年8月, 岩波書店
  4. 電卓141-PFのプログラム：
    https://www.4004.com/2009/Busicom-141PF-Calculator_asm_rel-1-0-1.txt


お問い合わせ

ZEPエンジニアリング株式会社

https://www.zep.co.jp/

177-0041 東京都練馬区石神井町1-23-10 2F（映像編集室）

info@zep.co.jp　　(03)6803-2591

ZEPオンラインストア