CPU の作り方

1. ノイマン型コンピュータ
作成記録
2019/08/16 中澤 長（つかさ）

2. アジェンダ
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1. 自己紹介
2. ノイマン型コンピュータとは？
3. なぜノイマン型コンピュータを作るのか
4. ノイマン型コンピュータの仕組み
5. 実装
6. デモ
7. まとめ

3. 1. 自己紹介
名前：中澤 長（つかさ）
今まで何やってたの？：
∼2010年：大学生（機械工学）
∼2014年：航空自衛官（整備幹部）
∼2016年：防大の大学院生（情報工学）
テーマ：FPGAで画像処理高速化
∼2017年：航空自衛官（技術幹部：ミサイル関係）
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4. 1. 自己紹介
名前：中澤 長（つかさ）
今まで何やってたの？：
∼2010年：大学生（機械工学）
∼2014年：航空自衛官（整備幹部）
∼2016年：防大の大学院生（情報工学）
テーマ：FPGAで画像処理高速化
∼2017年：航空自衛官（技術幹部：ミサイル関係）
∼2018年：IoTエンジニア
（組み込みAI、FPGA、ネットワーク）
∼現在 ：フリーランスエンジニア
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5. アジェンダ
1. 自己紹介
2. ノイマン型コンピュータとは？
3. なぜノイマン型コンピュータを作るのか
4. ノイマン型コンピュータの仕組み
5. 実装
6. デモ
7. まとめ
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6. 2.ノイマン型コンピュータとは
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• 1940年代に提唱されたコンピュータの
基本的な構成方法
• 現代のコンピュータの主流
• 発明者(諸説あり)の名前が由来
わしが考えた

7. アジェンダ
1. 自己紹介
2. ノイマン型コンピュータとは？
3. なぜノイマン型コンピュータを作るのか
4. ノイマン型コンピュータの仕組み
5. 実装
6. デモ
7. まとめ
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8. 3. なぜノイマン型コンピュータを
作るのか
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1.とにかくネタに困ってたから

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1.とにかくネタに困ってたから
2.コンピュータアーキテクチャを
理解したかったから
3. なぜノイマン型コンピュータを
作るのか

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コンピュータアーキテクチャを
理解したかったから
3. なぜノイマン型コンピュータを
作るのか

11. アジェンダ
1. 自己紹介
2. ノイマン型コンピュータとは？
3. なぜノイマン型コンピュータを作るのか
4. ノイマン型コンピュータの仕組み
5. 実装
6. デモ
7. まとめ
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12. 12
4. ノイマン型コンピュータの仕組み
http://www.comp.tmu.ac.jp/morbier/comparch/designofcpu.html
記憶装置
CPU
命令の取得
（フェッチ）
命令の解読
（デコード）
結果の出力/保持
（アウトプット/
セーブ）
命令の実行
（プロセッシング）
入力装置
出力装置

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4. ノイマン型コンピュータの仕組み
http://www.comp.tmu.ac.jp/morbier/comparch/designofcpu.html
記憶装置
CPU
入力装置
出力装置
命令の取得
（フェッチ）
命令の解読
（デコード）
結果の出力/保持
（アウトプット/
セーブ）
命令の実行
（プロセッシング）

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4. ノイマン型コンピュータの仕組み
http://www.comp.tmu.ac.jp/morbier/comparch/designofcpu.html
記憶装置
CPU
入力装置
出力装置
命令の取得
（フェッチ）
命令の解読
（デコード）
結果の出力/保持
（アウトプット/
セーブ）
命令の実行
（プロセッシング）

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4. ノイマン型コンピュータの仕組み
http://www.comp.tmu.ac.jp/morbier/comparch/designofcpu.html
記憶装置
CPU
入力装置
出力装置
命令の取得
（フェッチ）
命令の解読
（デコード）
結果の出力/保持
（アウトプット/
セーブ）
命令の実行
（プロセッシング）

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4. ノイマン型コンピュータの仕組み
http://www.comp.tmu.ac.jp/morbier/comparch/designofcpu.html
記憶装置
CPU
入力装置
出力装置
命令の取得
（フェッチ）
命令の解読
（デコード）
結果の出力/保持
（アウトプット/
セーブ）
命令の実行
（プロセッシング）

17. アジェンダ
1. 自己紹介
2. ノイマン型コンピュータとは？
3. なぜノイマン型コンピュータを作るのか
4. ノイマン型コンピュータの仕組み
5. 実装
6. デモ
7. まとめ
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5. 実装
TD4諸元
動作周波数 1 Hz
命令長 4 bit
命令の種類 12 個
命令数 16 ワード
演算機能 足し算のみ

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5. 実装
記憶装置
入力装置
CPU
命令取得
(アドレス指定)
命令解読
(デコード)
命令実行
レジスタB
レジスタA
出力用
レジスタ
出力装置

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5. 実装

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5. 実装
記憶装置
CPU
周辺機器

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5. 実装

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5. 実装
命令取得
命令実行（演算）
入出力
周辺機器
命令解読

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5. 実装
一時的なデータの保存
命令実行（演算）
入出力
周辺機器
命令解読
命令取得

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6. デモ

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7. まとめ
1. コンピュータアーキテクチャ
完全に理解した

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7. まとめ
1. コンピュータアーキテクチャ
完全に理解した
仕事の役には立たない
今後、プログラミングに活かせたら
いいな∼

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