FM-8の高速化

 昨年（2025年）11月のことになるが、FM-8用のメインMPU高速化基板を作製したので、これも備忘録的に記事にしておく。

FM-8というマシンは大学時代に最初に所有したマイコンであり、思い入れも強い。昔の所有当時も、FM-7登場の悔しさから、比較的簡単にできるサブシステムの倍速化や、当時の月刊I/O（アイ･オー）誌掲載のカラーパレットボードなど、いくつかの高速化・高機能化に手を出している。

当時にもあった「インターフェース」誌（少々敷居が高く感じていて購読していなかった）にもFM-8高速化の回路図が掲載されていたようで、今の自分の知識なら回路図から基板を起こすことも可能かと思い、やってみることにした。

上の回路図が、インターフェース誌、1983年7月号からの抜粋。このようなTTL-IC数個の回路でも、IC規格表など見ながらKiCadに落とし込むのに四苦八苦。ようやっと完成したのが左下の基板プレビュー、および右下の完成基板である。回路図には書いてないが、電源付近の電解コンデンサ、TTL-IC 1個につきパスコン1個はお約束で入れてある。必要な信号はFM-8本体のZ80カード用のコネクタ（左側）ほか、FM-8本体内のいくつかのICから拾ってくることになり、そのための端子が左上の20ピンヘッダと、左下および右下の計4個の端子だ。電源については、基板右端の「V.」「G.」としてあるところに、Z80用コネクタの反対側（右側）に、+5vとGNDがあるので、そこから引っ張ってくることとした。

高速化基板実装（完成）。

基板装着前、FM-8側の下準備。

今回の高速化基板はメインCPU側だが、サブCPU側の高速化は簡単で、この画像ですでにすませてある。画像の赤字、サブCPU（パーツ番号M17）の38ピンを浮かせて、M186のIC、14ピンと接続するだけだ。この接続したものを、今回製作した基板にも接続することになるので、ピンヘッダにささるケーブルをつけてある。（他のICから信号を取るところも同様）

この「インターフェース」誌でも、他誌の記事でもみられるが、高速化の障害になりやすい（速度についてこれない）素子が、主にブートROMとCG.ROMのようなので、その2個については念のため2732A（EP-ROM）に焼き直しをしてある。（オリジナルのままだと、起動しなかったり、画面・キャラクタ表示が乱れる可能性がある）

FM-8本体に使用されているマスクROMは、ブートROM・CG.ROMいずれもMB8516なので、2732Aだと容量が倍になる。21番ピン（A11）をVcc.に吊って、高位のほう（&H0800～&H0FFF）にオリジナルデータを書く、のが正統だと思うが、横着して高位と低位（&H0000～&H07FF）にも同じデータを書いてある。まぁ動いているようだからいいか。（適当）

高速化基板にパーツを実装したものを、FM-8に組み込んだ状態。右側のサブCPUと、電源ユニットの下にかくれているメインCPUにもケーブルをハンダ付けする必要があるが、CPUに直接、ではなく、ソケットを使用して、そのソケットの足にケーブルをハンダ付けしている。（本体基板のソケット＋加工したソケット＋CPU、という形）

高速化の結果。

BASIC言語で1～1000を順に表示してその時間をはかる、という適当テストプログラム（左上）。

左下がノーマル（メイン・サブとも無改造）。右上はサブシステムのみ高速化した結果で、この時点でほぼ倍近い速度が出ている。加えてメインも高速化（右下。今回の高速化基板）した状態だとそれよりももう少しだけ速くなった、という状態。これはまぁ、PRINT文など、画面表示がサブシステムへの依存度が高いために予想できたことではあった。

まぁとにかく、回路図から基板を起こして実装、、、という、これまで自分でやれなかった事ができた、ことでホッとしている。

【注】FM-8（FM-7や日立S1なども）は心臓部がモトローラ系なので、意識して「MPU」と表記することが多いのだが、うっかりすると画像や文章の中で「CPU」と書き込んでいることもある。まぁ両者はほぼ同義なので、深くツッこまないで欲しい。