先日探し物をしていたら，子供の頃にゴミ捨て場から拾って集めていたジャンクボードから intel 8088 が出てきました。
それを機に，久しぶりにマイコンのボードでも作ろうか？と思い，ちょっと調べ事を始めました。
今回はそんな日記半分な記事，そんじゃしょうがないとx86の歴史をざっと駆け足で。
intel 8088 って何？（4004から8086までの話）
さて，日記だけではあまり役に立たないので，intel 8088 についても幾らか。
恐らくのCPUの名前を知っている人は・・・あ，いやその前に。
まず intel 8088 ってCPUの名前です。
何だかやたら ”8” だらけな名前のCPUですが，これ，有名なCPUの派生形です。
intel 8088 は intel 8086 のデータバスを8bitにしたものです。
intel 8086 は後のi386等の祖先の16bitのCPUです。
・・・と，下手をするとこの段階で若い人は知らないかもしれませんね。（この記事書いてる時，私，既に42歳です）
なので，まずは少しintelのアーキテクチャの歴史（？）の話でも。
intelのCPUの歴史ですが，intel 4004 辺りからがCPUらしい歴史となります。
今度は4だらけの名前ですが，名前の通り4bitのCPUとなります。（なお，正確にはCPUと呼べるかはちょっと怪しい）
4bit？0～Fまでしか扱えないの？と思うかもしれませんが，0～Fまで扱える以上0～9も扱うことができ，私たちが使う10進数は何とか扱えるんですね。
なので，4bitというのは一つ実用なビット数なんですね。
その後，intelは ”8008" というCPUを作ります。
もうなんとなく想像つきますね？そう，今度は8bitです。
ファミコンが8bitですから，ここまでくると何となくコンピュータっぽい感じですね。
が，まだアドレスは14bitしかなく，16KiB（16kbyte）のメモリーしか扱えませんでした。
かつ，CPUとして付いてないと困る機能だけ何とか入ってるといった感じのCPUで，大きなプログラムを実行するのは難しく，機械語の命令も物足りず使い道は限定的でした。
そのため，intelは更に ”8080” というCPUを作ります。
最後の0と8ひっくり返したような型番ですね。けど中身は大違いです。
ここでやっと今私たちが知ってるCPUに近い物になります。
アドレスは16bitとなり64KiB（当時としては超大容量）のメモリーを扱え，レジスタも増えて近代化。
機械語の命令も増え，かつ近代的な物になり，非常に扱いやすくなったため一気に普及しました。
その後，intelは8080を改良した8085というCPUを作ります。
幾つか命令が追加され，割り込みコントローラーも簡単なものを内蔵（8080は8259という外付けの割り込みの制御を行うICが必要），そして何より・・・
5V単一電源で動作するようになりました。
え？これ当たり前じゃないの？って？
いや，逆か。コア電源は？って？
コア電源はありません。その代わりに内部の回路の構造上，8080の動作のために+5Vに加え ”-5V” と+12Vが必要でした。
何と，3種類も電源が必要だったんですね。8085はそれを改善しました。
と，8085も登場し，ライバルのモトローラはMC6809も発売，さらにはZilogのZ-80も登場，使いやすく家庭にも普及，一般個人もコンピュータを使う時代，マイコンピュータ（今でいえばパーソナルコンピュータ）の時代が始まります。
さて，8bitが普及しコンピュータをどんどん活用するようになると，次にほしいのは16bitのCPUですよね？
と，生まれてきたのが冒頭の "8086" です。
この際に扱えるメモリーも16倍の1MiB（1Mbyte）に増えます。
そして，なんと・・・
掛け算・割り算命令が使えるようになります。
再び，です・・・よね。「「 それ当たり前じゃないの？ 」」
実は，8086まで掛け算・割り算の命令が機械語にありませんでした。
やっと「四」則演算になります。そういった意味でもやっと「計算機としての機能がすべて搭載された」とも言えます。
・・・と，ココで一つ決定的な仕組みが搭載されます。「セグメント」という考え方です。
先ほど「16倍の1MiB」と書きましたが，実は8086って64KiBが16ブロックといった感じでメモリーが管理されています。
1MiBを扱う20ビットのアドレス，CPUの中では「16bit + 4bit」という風に扱われています。
コレは過去の64KiBが上限だった8bitのシステムとの互換性の確保の問題です。
これにより，8bitの頃のICがそのまま使えたりします。
が，CPUが16bitになったものでデータバスは16bitになりました。
過去の回路を無修正でそのまま使う事はできません。
で，一緒に登場したのが 8088 ってわけ。
8088は内部は8086のまま，データバスを8bitにしたものです。
データバスは8bit，64KiBも考慮されていますから，既存のシステムにそのまま接続できます。
（正確にはバスの動作の違いがあり少しCPUの周辺に回路が必要，DMAも1MiBの空間では少し改造が必要）
余談ですが，8086と8088の間にはコプロセッサとして "8087"（浮動小数点の演算を扱うIC）が，8088の次には "8089"（IO版DMAみたいなIC）があったりします。
で，この記事書いてる人，中学生の頃だったか？に8088を使ってみたくてしょうがなく。
既存の8bitの回路で16bitのCPUが使えるわけですから，そりゃ便利で。
実際，回路が簡単なもので，8086より8088で，という電子工作ファンもそこそこいました。
からの，冒頭の言いかけた言葉。
初期の IBM PC も同様の理由で8088を使っていました。
それを知っている人は，私よりずっとベテランのエンジニアたちでしょう。
intel 8088 って何？（8086のその後，i386へ）
さて，せっかくなので8086のその後の話も。
16bitの次は32bit？という感じですが，その間に80186と80286というCPUをIntelは作っており，いずれも16bitです。
この2つのうち，80186は8086とそう大きくは変わりません。
DMACなどをワンチップ化したもので，どちらかというと組み込み向け要素もあったCPUです。
が，大きく変わってしまったのが80286です。
（いや，Intelの狙いはちょっと違ったんだけど・・・）
こちらは一線を画す変更が行われました。
MMUが搭載され，保護仮想アドレスモード，いわゆる「プロテクトモード」が搭載されました。
私感ですが，扱えるメモリーが増えた，とかよりこちらの方が影響大きいと感じます。
・・・って，これも組み込みやOSいじる人じゃないと意味わからないですね。
C言語のポインターで配列の範囲外のメモリーにアクセスした際に例外が発生しますよね？
あの例外を出しているのって，MMUなんです。
MMUの ”保護”仮想アドレスモード，プロテクトモードを使います。
マルチタスクのOS，Windowsもプロテクトモードで動いています。
MMUとは ”Memory Management Unit" で，メモリーの管理に関するいろいろな機能を提供します。
搭載メモリー以上のメモリーを使える，スワップファイルってありますが，あれもMMUがかかわります。
そう，80286でMMUが搭載されたことにより，OSの当たり前な機能の実現や，高度な言語の安全なメモリーへのアクセスができるようになったんです。
が，これがお初物故にチョット使いづらく（苦笑
真に使いやすいMMUの登場は，80286の後継，32bitの "intel i386" にてとなります。
そして，このi386がその先に続く長い32bitの時代の礎となります。”IA-32” ってやつです。
これらの機能をフルに活用し，WindowsNTやPC-UNIX等の現代的なOSが生まれることになります。
余談ですが，Linux等でポインターの操作を誤った際に「Segmentation Fault」ってメッセージが出ますが，あの ”Segmentation” は8086のセグメントが元といえば元です。
で，さっきにおわせた「セグメント」，この考え方もちょっと使ってるのですよ，MMU。
ある大きさでメモリーを「ページ」という風に分けて，何ページ目のメモリーと管理してます。（最も，”ページ” って呼び名は別のシステムを参考にしたせいですが）
と，よく ”x86” と言いますが，文字通り，8086，「86」がすべての始祖になっていたりします。
このような互換性を優先し16bitはおろか8bitを引きずった構造は "x64" や "AMD64" と呼んでいる64bitまで続くことになります。
64bitになった際にある程度切り捨ててはいますが，いまだに名残が残ってたりします。
で？どんな8088のマシン作るのさ？
さて，ここからは最近作ろうと思い始まった8088のボードのお話。
まだ何か明確に決めているわけではないのですが，大雑把には以下のような構成にしようかと思います。
うん。大雑把。
一応後々のことを考えDMACも搭載しようかと考えています。
で，いくら16bit，今まで遊んでた8bitとは違う，昔はれっきとしたパソコンだったといえども，現代の64bitのCPUのようなパワーには恐らく4～5桁足りません。
そのため使用用途は考える必要があり，いろいろ検討し趣味の電子工作に使おうと思っています。
コンピュータの応用の回路を作りたい日もあるのですが，WindowsやPC-UNIXのような立派なOSに管理された環境ではI/O等に自由にアクセスするわけにはいきません。
なので，「16bitのデッカいポケコン」位の物を作ってみようかと思います。
そのため，細かい話ですが，図中のCTC(・・・はZ-80だけの呼び名だっけ？）は複数あるかのような表記になっています。
タイマーなんてなんぼあってもいいですからね！
タイマー多ければ三相誘導電動機（工場や電車に使うでっかいモーター）すら回りますわ！
その他・・・RTCも欲しいですかね？
画面への表示はどうしようか？とも思いましたが，モノクロの小型液晶モジュールで最初は行こうかと。
CRTCやグラフィクスのコントローラーなんて作るの大変ですから。
今はメモリー（ある種VRAM）を積んでモジュール化されている液晶が安価に手に入りますから，それで一旦は何がしの表示を出そうと思います。
ただ，後々やってみたいこととして80286まではアップグレードしてみたく。
（実は・・・調べ事してた際に買っちゃった）
先に書いた通り，80286からはMMUを搭載します。
i386まではご遠慮するとして，80286でMMUを少し触ってみたいな，と思っています。
アカウントの自己紹介にもある通り，私は制御や電子回路の畑で育ってきており，エンベデッド系の人間です。
お恥ずかしながら資格もエンベデッド系しか持っていません。
（・・・と第二種電気工事士やら，無線やら，建設災害防止協会の免許やらも，な。SEとは？）
その資格に恥じないよう，MMUを息吸ってる内に弄っておきたいですネ！
かつ，80286もこれまた中学生ぐらいの頃にいじってみたかったCPUでもあります。ぜひ，80286にアップグレードしてみたいですね。
そのためにも，8088で16bitのシステムに，周辺回路としてはその先につながるI/Oに慣れる，慣れることができるボードにしようかと考えています。
といってもこの青焼きっぷり。どうなる事やら？