作ろう！ＣＰＵ―基礎から理解するコンピューターのしくみ

上原 周【著】

マイナビ出版（2020/08発売）

• サイズ B5判／ページ数 208p／高さ 24cm
• 商品コード 9784839968519
• NDC分類 548.22
• Cコード C3055

出版社内容情報

69行のソースコードで設計する、超単純な4bit CPU

[作ってはじめてわかるCPUのしくみと動き]

小学校で習ったことのある回路図から出発。計算のかわりに回路図に「矢印を描く」という方法で電気を理解します。ひたすら矢印を描くうちに、CPUのしくみが理解できるようになります。
そして「ハードウェア記述言語」を使ってCPUを完成させます。記述コードはパソコン上のシミュレーターで動かすことができますがFPGA評価ボードがあれば作った回路を実際に動かすことができます。

本書はCPUの正体について説明し、さらにその周囲のモジュールとの関係性についても説明します。そうしてコンピューター全体の回路を見通しよく整理できるようになります。物理と情報科学のギャップを埋めることが、本書の真の目的です。

読者の皆様の頭の中で、学校で習った豆電球の回路図と情報処理装置としてのCPUが繋がっていれば嬉しく思います。
学生・エンジニアに向けたコンピューターのしくみの解説書。


0章 はじめに
Part 1 回路の基礎
1章 電池と抵抗の論理回路
2章 トランジスタと論理ゲート
3章 ゲートの回路
4章 ハードウェア記述言語
Part 2 CPUの材料
5章 組合回路
6章 真理値表のコーディング
7章 Dフリップフロップ
8章 状態遷移の一般論
Part 3 CPUを作る
9章 LEDチカチカ回路
10章 1bitのコンピューター
11章 多重ワイヤー
12章 TD4
Part 4 TD4の先へ
13章 コードの抽象化
14章 高度なトピック
付録　力学系としての論理回路

内容説明

小学校で習った回路図。矢印を描く。ＣＰＵが完成！たった６９行のソースコードで設計する、超単純な４ｂｉｔ　ＣＰＵ、学生・エンジニアに向けたコンピューターのしくみの解説書。

目次

１　回路の基礎（電池と抵抗の論理回路；トランジスタと論理ゲート；ゲートの回路；ハードウェア記述言語）
２　ＣＰＵの材料（組合回路；真理値表のコーディング；Ｄフリップフロップ；状態遷移の一般論）
３　ＣＰＵを作る（ＬＥＤチカチカ回路；１ｂｉｔのコンピューター；多重ワイヤー；ＴＤ４）
４　ＴＤ４の先へ（コードの抽象化；高度なトピック）
付録　力学系としての論理回路

著者等紹介

上原周［ウエハラアマネ］
１９８９年生まれ。ＩＴ企業勤務。物理と数学と情報科学の隙間のような領域に興味がある（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）
※書籍に掲載されている著者及び編者、訳者、監修者、イラストレーターなどの紹介情報です。

感想・レビュー

※以下の感想・レビューは、株式会社ブックウォーカーの提供する「読書メーター」によるものです。

[kenitirokikuti]

長い間プログラミング言語学習に伸び悩んでいたのだが、やっと自分に不足していた必須アミノ酸的なものを認識した。Ｃ言語とアセンブリ言語と機械語までは遡っていたのだが、もう一段基礎に、電気回路まで下りて、論理回路とは何か、非論理回路とは何か（もひとつ、不論理回路との違い）、プログラミング言語とハードウェア記述言語との違いは何か、順序回路と組合せ回路と違いは何か（前者は再代入あり、過去入力が現在出力に関与、後者は入出力は現在の値のみでさらには真理表が書ける）、ノードとエッジかな成るグラフは連立方程式に置き換え可

2022/09/07

[とみぃ]

★★★☆☆ CPUを創り方でおなじみの4bit CPUであるTD4をSystem verilogで構築する本。CPUの創り方を読み終わった後、FPGA上に実装したくなったら読むと良いかもしれません。本書のサポートページの内容が非常に充実しているので、初めて動かす人でも簡単に構築できます。実際に私も動かしましたが、System verilogは真理値表から回路に変換できて楽ですね〜 本書が終わったらより高度なCPU本にステップアップ！

2022/05/27

[やっこぽん]

☆☆☆☆☆ どんな本か知りたかったので図書館で借りました。じっくり試しながらCPUつくりに挑みたいので本屋さんで買おうと思います。

2024/02/12

[Q]

電子回路の理解するのを放棄して、デジタル回路をプラス/マイナス極からの矢印で色塗りすることで論理回路を読者に直感的に納得させ、駆け足で4ビットのCPUをSystem Verilogで作る本。こういう考え方もありかもしれないという意味で面白い本だった。著者は https://amane-uehara.github.io/cpubook/ で最終的な成果物を公開しているので、まずはその読解からできるようになりたい。合成器であるyosysがどこまでSystem Verilogをサポートしているのか気になった。

2020/11/12

[きのこかえる]

高度な話題は全て脚注として述べられており、非常に読みやすかった。論理回路を有向グラフとして捉えるアプローチは、HDLを理解する上でかなり役立つように思えた。 コードの抽象化についてはあまり理解できなかったが、実務で使う機会に巡り合った際には再度勉強したい。

2020/12/29