計算機（物理）

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計算機（物理）

Noritsuna [email protected]


我是誰？

台湾でのんびり暮らしてます近場で Kernel/VM 開かれたので、来ました。

飛行機で 1 時間半！！！家から飛行場まで、 2 時間以上！！！


ITRI について

工業技術研究院https://www.itri.org.tw/

台湾経済部（経産省相当）直轄の産業研究開発機関である工業技術研究院

日本でいう産総研や理研をすべて足し込んだような組織

台北・新竹・台南に存在

技術コンサルとして参戦

https://www.itri.org.tw/




今日の議題：分析

低 layer の変態たちがておくれ度を争う会らしい

• LLVM と殴り合う• Yes!Eject!!!

User Land層

• PDP-11 を移植する• Plan9 できゃっきゃうふふKernel 層

• FPGA で CPU を作る• GPU を bake するIC 層

• ？？？物理層


今日の議題

計算機 ( 物理 ) を作る

≒CPU+ 表示器 ( 物理 )


CPU の構造

Register値や命令を保持する記憶装置

Decoder命令を解析して、実行可能状態にする装置

ALU (Arithmetic and Logic Unit)論理演算や四則演算などの演算をおこなう装置

Program Counter次の命令の取り出し先 Address 用 Register


CPU の処理の流れ

命令の Fetch

命令の Decode

ALU で実行

結果の保存（表示器へ）


Register


Register

値や命令を保持する記憶装置


Register( 物理 )

10 進数を一つ保持する Register


完成品

CPU 部表示器部


開発環境


Editor


各種 Editor( 物理 )

•3DPrinter•CNC Milling Machine•Miter Saw•Jig Saw


統合開発環境 ( 物理 ) ： Kitchen


Programming 風景


Compiling Register


Compiling 表示器


四則演算してみよう！

(ALU 実行 )


加算


加算

12 + 34

演算手順1. 10 の位に「 1 」を

セット2. 1 の位に「 2 」を

セット3. 10 の位を「 + 3 」

する4. 1 の位を「 + 4 」

する


減算


減算

54 － 18



セット3. 10 の位を「 - 1 」

する4. 1 の位を「 - 8 」

する5. ！！！！！！！


Carry Flag


Carry Flag

加算時の Carry や　減算時の Borrow を処理する装置


一回転したら、上位 Register を一つ動かす

Carry Flag( 物理 )


減算

54 － 18



セット3. 10 の位を「 - 1 」

する4. 1 の位を「 - 8 」す

る5. Carry Flag が 10 の

位を「 - 1 」する


乗算


乗算

34 × 5



セット3. ？？？？？？？？


Decoder


Decoder

命令を解析して、実行可能状態にする装置


ALU が処理できる形に変換する装置

Decoder( 物理 )

俺


Decoder （物理）

34×5 とは！34 を、 5 回加算すること！すなわち！34 + 34 + 34 + 34 + 34である！


乗算

34 × 5



セット3. 10 の位を「 + 3 」

する4. 1 の位を「 + 4 」

する5. 3-4 を５回繰り返

す


除算


除算

10 ÷ 2



セット3. ？？？？？？？？


Decoder （物理）

10 ÷ 2 とは！10 から、 2 を減算していって、減算できなくなるまで！すなわち！10 – 2 – 2 – 2 - 2 – 2 < 2である！


だ・け・ど・・・

何回引いたか、忘れそう・・・ボクの脳内・・・１，２，いっぱい

Program Counter


Program Counter

次の命令の取り出し先 Address 用 RegisterProgram のどこを実行しているのか？

出典： http://www.kumikomi.net/archives/2008/07/15stack.php?page=2


Program Counter （物理）

紙と筆



10 - 2



10 – 2 - 2



10 – 2 - 2 - 2



10 – 2 - 2 - 2 - 2



10 – 2 - 2 - 2 - 2 - 2


除算

10 ÷ 2



セット3. 1 の位を「 - 2 」

する4. Program Counter

に状況を書き込む5. 3-4 を繰り返す


考察

正の字 Counter中華圏でも使える！


小数点数(FPU)


小数点数：整数

123.＝


小数点数：第一位

12.3＝


小数点数：第二位

1.23＝


小数点数：第三位

.123＝


小数点数・もう一度


小数点数：整数

123.＝


小数点数：第一位

12.3＝


小数点数：第二位

1.23＝


小数点数：第三位

.123＝


符号


符号：－値

-123＝


符号・もう一度


符号：ー値

-123＝


3D Printed Computer

The Turbo Entabulatorhttp://www.chrisfenton.com/the-turbo-entabulator/

http://www.chrisfenton.com/the-turbo-entabulator/




計算機（物理）

Engineering

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