TTA-8

1. CPU って なんだろう?

CPU は「命令を 1つずつ こなす 係」

ゲーム機、スマホ、パソコン、電子レンジ……。 その 中には CPU(シーピーユー) という 部品が 入っています。

CPU が やることは、じつは とても 単純です。

  1. つぎの 命令を 読む
  2. その 命令を やる
  3. 1 に もどる

これを 1秒間に 何十億回も くりかえしているので、 ゲームが 動いたり、動画が 見られたり するのです。

プログラム とは、CPU に やってほしい 命令を 順番に ならべた ものです。 料理の レシピ みたいな ものですね。

コンピューターの 中は ぜんぶ「数」

CPU は 文字も 絵も 音も、ぜんぶ 数 として あつかいます。 しかも その 数は 0 と 1 だけ で 書かれています。これを 2進数(にしんすう) と いいます。

LED を 6こ ならべて、光っている ところを 1、消えている ところを 0 と すると……

LED 2進数 ふつうの 数
_____○ 000001 1
____○_ 000010 2
____○○ 000011 3
○_○_○_ 101010 42
○○○○○○ 111111 63

右はしが 1、そのとなりが 2、つぎが 4、8、16、32 …と、 左へ 行くたびに 2倍 に なります。 101010 は 32 + 8 + 2 = 42 です。

8bit って?

0 か 1 が 入る 1マスを ビット(bit) と いいます。 8bit は 8マス なので、00000000(0)から 11111111(255)まで、 256 とおりの 数 を あらわせます。

この せつめい書で 作る CPU「TTA-8」は、8bit の 数を あつかう CPU です。 255 に 1を たすと、あふれて 0 に もどります(車の メーターが 一周するのと 同じ)。

FPGA は「回路を 書きかえられる チップ」

ふつうの CPU は、工場で 作られた あとは 中身を 変えられません。 でも FPGA(エフピージーエー) という チップは、 設計図を 書きこむと、その とおりの 回路に 変身 します。

Tang Nano 20K に のっている FPGA に、 TTA-8 の 設計図(Verilog という ことばで 書いたもの)を 書きこむと、 FPGA の 中に ほんものの CPU が できあがります。

Tang Nano 20K

TTA-8 は 1秒に 1000命令 の ゆっくりした CPU です。 ゆっくりなので、LED の 動きを 目で 追いかけることが できます。


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