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マンガでわかるCPU

マンガでわかるCPU

CPUの仕組みをマンガでしっかり理解する !!

CPU(Central Processing Unit)は人間に例えると頭脳にあたる部品で、コンピュータ全体の制御、データの計算・加工(演算)などを行う装置です。その内部は、高度に集積された電子回路で構成されています。
本書は、CPUを構成する回路を理解するために必要な算術・論理演算を、マンガと文章解説でわかりやすく解説しています。「CPUとは何か」という概念を解き明かし、理論演算やプログラミングについて解説しています。さらに、産業機器への応用や組み込み用のプロセッサなどのトピックを取り上げています。
◆第1章 CPUって何をしているの? 
・あらゆる情報がコンピュータで扱える
・コンピュータの中心はCPU(中央演算処理装置)
・コンピュータの5大装置とは?
・CPUの中心は、AIU(算術論理装置)
・CPUは、演算と判断を行う
◎フォローアップ
・そもそも「情報」とは何か?
・ディジタル情報とアナログ情報の違いとは?
◆第2章 ディジタル演算
1 コンピュータの世界は、2進数
・「0と1」は、相反する2つの状態
・10進数と2進数
・2進数による数値表現
・固定小数点と浮動小数点
・2進数による加算と減算
2 論理演算ってなんだろう?
・ICには論理回路が入っている
・3つの基本回路(AND、OR、NOT)
・真理値表、ベン図
・AND回路、OR回路、NOT回路のまとめ
・他にもある基本的な回路(NAND、NOR、EXOR)
・NAND回路、NOR回路、EXOR回路のまとめ
・ド・モルガンの定理
3 演算する回路
・足し算をする回路
・半加算器
・全加算器、順次桁上げ加算器
・順次桁上げ加算器と桁上がり先見加算器
4 記憶する回路
・記憶する回路は、必要!
・記憶回路の基本は、フリップフロップ
・RSフリップフロップ
・Dフリップフロップ、クロック
・Tフリップフロップ、カウンタ
◎フォローアップ
・最近の回路設計とは?(CAD、FPGA)
◆第3章 CPUの構造
1 メモリやCPUのあれこれ
・メモリの中は、アドレスが割り振られている
・バスはデータの通り道
・R/W制御、I/O制御
・命令は、オペランドと命令コードで構成される
・演算には、アキュミュレータなどのレジスタを使う
2 CPUの命令処理の動作
・古典的CPUの構造
・CPUの命令処理の動作
・プログラムカウンタによって、処理する命令を変えられる
3 色々な記憶装置
・ハードディスクとメモリの比較
・RAM領域、ROM領域、I/O領域
4 割込みってなんだろう?
・割り込みは役立つ機能
・スタックとスタックポインタ
・割り込みの優先度
◎フォローアップ
・メモリの分類
・I/Pポート、GPU
・クロック周波数、確度
・クロックジェネレータ
・タイマー割り込み
・リセットの動作
・CPUの能力を決めるもの(FLOPS値)
◆第4章 演算命令
1 命令の種類
・命令には色々な種類がある
・算術演算、論理演算の命令
・シフトとは?
・負の数を表すのに必要な、符号ビット
・論理シフトと算術シフト
・サーキュラーシフト(ローテイトシフト)
・データ転送の命令
・入出力の命令
・分岐命令
・ブランチ命令、ジャンプ命令、スキップ命令
・条件判断とステータスフラグ
・「分岐命令」と「条件判断」を組み合わせる
2 オペランドの種類
・オペランドの数は?
・オペランドには色々な形式がある
・即値処理
・アドレス参照
・アドレッシングモードとは?
3 ALUにおける演算のしくみ
・ALUの中身を見てみよう
◎フォローアップ
・シリアル伝送とパラレル伝送
・基本的なステータスフラグのまとめ
・スリープ命令
◆第5章 プログラム
1 アセンブラ言語と高級言語
・アセンブラ言語とは?
・アセンブラ言語と高級言語の特徴
・プログラムとソースコードの違い
2 プログラムの基本
・条件判断とジャンプによって、何ができるか
・コンピュータに何をさせたいか
◎フォローアップ
・プログラムはどこに格納されているか
・プログラムが実行されるまでの流れ
◆第6章 マイコン
1 マイコンってなんだろう?
・マイコンには色々な製品に入っている
・マイコンの機能
・マイコンの構造
・DSPとは?
◎フォローアップ
・DSPと積和演算
・産業機器への応用