CPUの創りかた

物理法則を知り考え工夫をして何かを作ることは，楽しい．そして，そう電源スイッチを入れた瞬間，意図したプログラム通りにLEDがちかちかしたその1瞬のあの感覚は，この世でも最上の悦びだろう．たとえ，電源スイッチを入れた瞬間に，白いベークライトの焼ける煙が吹き出てきたとしても，だ．

これは子供が10歳になったら，夏休みをまるまる使って，一緒になって考え，作り，動かしてみたい，強烈にそう思いました．名著です．その理由を1つ2つ書いてみます．

1. 考え，作り，動かす，の3点が初心者の視点から丁寧に書かれている
CPUの基本構成やチューリングマシーンの概念自体は理解できるでしょう．そして論理回路は論理どおりに動きます．ですが，作るとなると，知らねばならぬことがたくさんあるのです．半田付けはどうするの，部品はどうするの，電源ってなに? などなど．子供でも読める電気工作のよい雑誌が絶滅した今，そんな"当たり前"をポイントを押さえて1つ1つ階段を上るように述べています．

2. "作る悦び"が書かれています
"作る悦び"，こればかりは，やったことのある人しか分かりません．げじげじ足(DIP パッケージ)を基板に入れて，フラックスの煙にむせびながら半田づけをして，配線チェックをしたら電源配線を忘れいたり逆接続していたりして焦り，(おじさんは，火入れといいますけど)電源スイッチを入れる前の，儀式的ですらある雰囲気とどきどき感．それが，本で書かれているのですから，こりゃまいったね，です．

実際にCPUを仕事で設計するとですね，ハードウェアだと，パイプラインは5段それとも3段から始まり，キャッシュは4wayなセットアソシエイティブでDMACは8バーストだからね，とか．ソフトウェアだと，アセンブラ作って，えーコンパイラも欲しいよ，JTAGデバッグするからGnuのgdbにつながるモニタを入れてよ，予算? 前回のあれに手を入れれば安くなんない?

なんてのが，日常会話だったりします．本書は，あたらためて，心臓がばくばくするくらいのあの興奮，技術者そして工学者としての楽しさを，感じさせてくれました．

こんな文章とイラストが書ける，著者の才能と能力と実行力に，嫉妬すら感じます ^^;

基本的な電子回路で、CPUができることは、すごいと思う。
４ビットCPUとはいえ、インテルの４００４も４ビットCPUだったことを思いおこせば、すべての出発点がここだと分かる。
ソフトウェアを開発する人は、ぜひ、一度勉強をしてほしい。
表紙に抵抗がある人は、プログラマを辞めた方がよいかもしれない。
目をつむって付き合わなくてはならないことは、この業界に沢山あるかもしれない。

Verilog-HDLでの記述例がネットで公開されているので、参考にするとよい。
半田付けが独伊でナイト、ひとつ筒をICで実装するのは大変かもしれない。
Verilog-HDLで、シミュレーションやFPGAなどに実装してみるとよい。

　仕事でソフトを作るなら、ハードの事なんか知らなくてもできる。
むしろ効率が悪くて、冗長なプログラムのほうが単価を稼げるのかもしれない。
でも、本物のプログラマになるなら、計算機の動作原理はとても重要、そのきっかけには本書はとてもいいと思います。
体裁はあれですが、まじめに読む価値のある本です。

情報処理関連の本を読んでも専門家か相応の教育を受けてる人でなければそうそう理解できるものではありません。他の本を読んでも理屈は納得できるかも知れませんが、なんとなく分かった気になるのが精一杯ではないでしょうか？
この本を片手に秋葉をまわってパーツを集めて、訳分かんないままそれでも１つ１つの工程の意味を考えて、理解できない部分を何回も読み直して、ようやく大雑把にＣＰＵの仕組みが理解できるようになりました。相当原始的なＣＰＵレベルがですけど。
何でも自分の手で作って理解しないと気がすまない人は是非、挑戦してみてください。
筆者も言っているように、ＣＰＵを自作する機会はほとんどないと思います。最後まで理解しようと悪戦苦闘してる日々もなかなか楽しかったですよ。

このふざけた表紙イラスト。電車の中で読むにはあまりに恥ずかしい表紙の本書。

ではありますが、レビューアー（わたし）の様に何十年も計算機（コンピュータ）を生業にする人間からみると本書はとても良く出来た計算機ハードウェア概論（詳論？）に思えます。良書というより名著かも知れません。

まず4ビットCPUです。メモリは16バイト（16キロバイト／16メガバイト／16ギガバイトではない）です。アドレス空間も4ビット分しかないからです。それでもIOポートを制御し、フォン・ノイマン型CPUとして必要不可欠な機能は一通り揃っています。これを「自作」しようというのですたった13種類のアホみたいにシンプルなICを買ってきて半田付けしながら。CPUの基本クロックは1ヘルツです。1キロヘルツとか1メガヘルツとか1ギガヘルツじゃあございません。この「性能」で、でもCPUとは何かということが、それこそしっかり学べる仕組み・内容になっています。素晴らしいとしか形容できません。

月刊XXマガジン等のパソコン雑誌で製品情報・パーツ情報に少し詳しくなり、パソコンやコンピュータのことを判った積もりでいるそこの貴方！コンピュータ（計算機）というのは実はこういう考え方・理念・理屈で作られてるんですよ、ということを鮮やかに示してくれる、本書は教養書なのです。是非読んでみて御覧なさい。貴方のコンピュータ理解がずっと深まりますよ。