おびやまロボット研究所 ~マイコン電子工作と自作ドローン~

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「作って学ぶCPU設計入門」について


本ページの内容を元に大幅に加筆修正して書籍化しました.


作って学ぶCPU設計入門

第1章 コンピュータの基礎
第2章 エミュレータによる動作理解
第3章 回路シミュレータを用いたK‐COMの設計
第4章 ハードウェア記述言語を用いたK‐COMの設計
第5章 K‐COMの拡張
第6章 汎用CPUのアーキテクチャとPCのハードウェア
付録 本書で使用したツールやソースファイルの入手方法
演習問題の解答例


「書籍化に際しての変更点」

1章,2章について,以前から学校のホームページとVectorに公開したK-COMのマニュアルを大幅に加筆修正してまとめました.
K-COM公開時は「シミュレータ」と読んでいたのですが,本書をまとめるに当たり,「エミュレータ」と呼ぶことにしました.
機能的に同じコンピュータを以降の章で作成するので,エミュレータの呼称で問題ないことと,3章の「回路シミュレータを用いた・・・」のシミュレータとの混同を避けるためです.

3章について,本ブログではCircuitMakerを使った回路作成について説明してありますが,CircitMakerが既に販売されていないことから,書籍にこれを使うことはできないと出版社の指摘から,4章以降でも使うQuartusIIのSchematic用いて回路作成しました.
CircuitMakerはGUIでリアルタイムの動作を見れるので直感的には良いのですが,QuartusIIの場合はピンの波形で動作を確認することになり少し面倒です.しかし,時間的に波形を追って動作を確認するには良いと思います.

4章について,このブログではいきなり全回路の記述を示していますが,書籍の方では,機能的なパーツに分け,詳細な説明を加えています.
いまさらAHDL?との声が聞かれますが,本書の論理回路を意識した解説の手順からはAHDLによる説明が直感的に分りやすいと思ったことが主な理由です.本書の趣旨はCPUをブラックボックスでなくすことですので,主流の言語にこだわらず書いてみました.

5章の内容に関しては本ブログでは触れていません.
題材としたK-COMは8ビットで最小限の機能しかありませんから,これを拡張して見ることで,汎用のCPUの概念にも理解を拡げてもらおうという趣旨と6章へのつなぎ的内容です.
具体的には,8ビットを16ビット化して,アドレス空間の拡張,命令の追加,サブルーチン処理,割り込み機能を持たせる拡張を行っています.

6章もブログには触れていませんが,タイトル通り簡潔にまとめてあります.

最後に,このブログは書籍と内容がかぶっているところが多いですが,書籍のサポートのページではありません.(正式なサポートのページは森北出版内にあります. こちら
とはいえ,書籍の不備や間違い,問題点などのご指摘をいただければ出来る限り(能力と時間が許す範囲で)対処させていただきたいと思っております.

―追記―
内容が古くなっているので森北出版さんに増刷は止めて頂きました.


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