My4TH 是 Dennis Kuschel 设计的一款非常简单的计算机。这一计算机在设计上极度简化，采用串行运算器，用 16 个 74HC 系列 CMOS 逻辑电路及 ROM 中的微码组成运控，运行 Forth 系统。本系列文章是关于 My4TH 的一些试验。

提高运行速度到 16 MHz

为了保证总线在复位时的状态，原版 My4TH 的数据总线采用 10k 电阻下拉到地。这带来了 TTL 与 HCMOS 电平的兼容性问题：RAM 62256 与 ROM 27C256 的输出符合 TTL 电平，其输出高电平 \(V_\mathrm{OH}\) 的最小值为 2.4V；而 74HC 系列逻辑电路的输入高电平 \(V_\mathrm{IH}\) 的最小值为 \(0.7 V_\mathrm{cc}\)，在 5V 供电时为 3.5V。

对 My4TH 而言，由于逻辑电路数量少，数据总线上 RAM 和 ROM 的扇出较少，原版在 10MHz 时尚能正常工作；继续提速，就会影响正常工作。原作者通过更换某些逻辑电路为 74AC 系列的方法，将速度提升到了 14MHz 。然而是否有更简单的办法呢？

根据 Fairchild 公司应用笔记第 319 号及第 368 号，使 TTL 电平输出与 HCMOS 电平输入相容的最简单办法是将 TTL 电路输出端与 HCMOS 电路输入端的连接线上拉。然而，对于 My4TH 而言，直接将数据总线上拉到 \(V_\mathrm{cc}\) 会影响复位时数据总线的初始状态，导致复位向量及控制信号的初始值不正常，使系统上电时无法工作。为了使初始状态正确，需要在复位时将数据总线拉低，在复位后第一个时钟周期将数据总线拉高。

系统中 \(\overline{\text{RESET}}\) 信号（U1 的 8 脚）满足复位时为低，复位后第一个时钟周期变高的要求。经过试验，将上拉电阻 R1 改为 8×2.2k，公共端接 U1 的 8 脚（当然，更好的办法是增加一个 74LVC1G04 之类的强输出能力反相驱动器，输入连接系统中的 \(\text{RESET}\) 信号（U1 的 9 脚），输出连接 R1 的公共端。），使用 74HC 系列逻辑电路、HY62256ALP-70/AS6C62256-55PCN 及 AM27C256-55DC，系统可以正常工作到 12MHz。

是否能够进一步提速？试验发现，使用 74HC 系列逻辑电路，RAM 使用 IS61C256AH-20N （或更快速度版本）， ROM 使用 AM27C256-55DC，系统可正常工作在 16MHz。使用原作者提供的 ROM 镜像文件 My4TH-nfd-rom_8MHz_v1.4.bin，可用 9600 波特率进行通信。

由于 IS61C256AH 的直插版本为 28 脚窄体（7.62 mm），为兼容宽体（15.24 mm）的 62256 ，印制板的 RAM 插座处进行了更改，更改后的工程（包含上下拉电阻的更改）在此处下载。该版本还进行了少量的其他修改，如使用了 4 层板、电源输入接口改用 USB Type-C、部分元器件替换为贴片等。

IS61C256 的直插版本目前已经停产，但是 SOJ 和 TSOP 封装的版本仍然在产。如果想要使用 2024 年 12 月仍然在产的高速 DIP 32×8 bit SRAM，可以尝试 AS7C256C-15PCN.

贴片版

为了进一步缩小体积， 制作了 60mm*70mm 大小的贴片版。该版本的 RAM 采用 TSOP 封装的 IS61C256AL-12T(L)I 或 CY7C199(L)-15ZC，逻辑电路采用 TSSOP 封装，并增加了驱动上下拉电阻的 74LVC1G04，以及 USB 转串口的 CH340N。这一版本的工程在此处下载。

排故

如果系统在 16MHz 下工作不正常，重点检查以下问题：

• 供电电压：确保 \(V_\mathrm{cc}\) 电压高于 4.8V。注意由于使用了二极管 D3 反倒灌，上述贴片版用 USB 接口供电时，可能会导致系统供电电压过低。使用带电源输入的 USB HUB 可解决这一问题。如果不需要同时使用 USB 接口和外接供电，也可将二极管 D3 短路。使用 74AC161、LV161 和 LV08/AC(T)08 等可能也有帮助。
• 尝试更换不同厂家的 HC541/HC574：国产小品牌的也许比 TI/Nexperia 的好用（但 HC139 是 TI 的更好用）！
• 尝试更换 ROM：ROM 的个体差异可能导致系统工作不正常，尤其当供电电压较低时。比起 AM27C256-55DC，使用 AM27H256-45/35DC 时系统可在更低的供电电压下正常工作。
• 尝试工作在更低频率（如 8MHz）。如果仍不正常，则检查焊接。

参考的工作电流：电源电压 5V、频率 16MHz 时，使用 AM27H256-35DC 和 IS61C256AL-12TLI，系统工作电流约 90mA，按下 RESET 键时电流约 15mA；使用 AM27C256-55DC 和 IS61C256AH-20N，系统工作电流约 150mA，按下 RESET 键时电流约 70mA。