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コンピュータがどのように動いているのか知りたい

2025年1月7日

いろいろな本を読んでいますが、全然理解できません。

どうしたものか。

  • 半導体
  • ダイオード
  • トランジスタ
  • ブール代数
  • 論理回路
  • 組み合わせ回路
  • 順序回路

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コンピュータの歴史

イラストで学ぶ　世界を変えたコンピュータの歴史　2023年

歴史を追っていくと、分かりやすいかもと思い、上の本を購入。分かったような、分からないような、、、でも、コンピュータというものにイメージが湧きましたし、コンピュータ開発に関わった有名人のことを知ることができました。

半導体とは？

ダイオード

トランジスタ

MOSトランジスタ

コンデンサー

電気をためる装置

電源のON, OFF時に、ゆるやかにON, OFFが作動するためにコンデンサーが使用される。→　2度押しを予防。

論理回路

Computer Engineering for Babies [しかけ絵本] 　2021年

これ、欲しいです！

  • NOT
  • OR
  • AND
  • XOR

回路が学べるらしいです。

買っちゃいました！5歳の子どもがカチャカチャ遊んでくれています。色が変わるのが面白いようです。

翌日、いきなり壊れました！むむっ。

ちなみに、NAND回路の組み合わせで、全ての論理回路を作ることができるとのこと。

NAND回路

入力A, B、出力Xがあるとき（A B Xは0 or1）、

A=1, B=1のときのみ、X=1
上記以外は、X=0

となるような回路をNAND回路（Not AND）という。

Dフリップフロップ（DFF）

メモリ

マインクラフトで電子回路

CPU

CPUの創りかた 2020

CPUの創りかたは、内容を全部理解するのはすごく難しそうですが、ほんわかした雰囲気で解説してくれているのと、重要な部分をイラストで非常に分かりやすく解説してくれているので、わからないところは飛ばして読んでいくと、CPUの作り方の雰囲気を感じることができます。読み込んで、「CPUの創りかた」の4bitCPUをブレッドボードで作りました も参考にしながらやれば、時間さえあれば、自分でとCPU作れちゃうかもと思いました。

コンピュータシステムの理論と実装第2版: モダンなコンピュータの作り方

コンピュータシステムの理論と実装第2版　2024年

ちょうど最近、出版されたようです。難しそう。NAND 回路が最初らしいです。オライリーで購入し、epub形式のファイルをダウンロードして、AndroidのGoogle Booksアプリで読み始めました。

以下の動画もNAND回路が最初でした。以下の動画、難しくて半分も理解できませんでしたが、すごいです。

CPUの将来

リンク

参考文献

  • ゼロから学ぶディジタル論理回路　2003：この本を読んで、さらに、インターネットで検索しまくって、初めて、NAND回路というものが理解できた気になりました。
  • CPUの創りかた 2020（2003年発売） :　2003年に発売された、「TD4（とりあえず動作するだけの 4bitCPU）」というCPUを実際に作って動かすまでの手順を軸に、CPUについて、非常にわかりやすい説明がされている一冊。たまたま、今回、コンピュータの原理を勉強しようと思って読みはじめた最初の頃にこの本に出合いましたが、この本、2003年発売なのに、2024年現在、まだ、かなり読まれているらしく、おそらく、伝説の本なのではないかと思います。書いてあることの90％が理解できなくても、この本を流し読みすれば、コンピュータがどのような原理で動いているのか、なんとなく理解できた気になれます！超お勧めです！YouTubeでも、TD4でググると、
  • 揚げて炙ってわかるコンピュータのしくみ 2020：読みやすいです。後半では、CPUを揚げて、中身を取り出して観察します。
  • 作ろう！CPU: 基礎から理解するコンピューターのしくみ Compass Booksシリーズ　2020：「CPUの創りかた 」の「TD4（とりあえず動作するだけの 4bitCPU）」というCPUの、背景も含めてきっちり理解しようとする本です。やや難しいので、「CPUの創りかた 」を読んだ後に読むのがよいです。
  • 動かしてわかる CPUの作り方10講　2019：C言語を知っている大学の工学部生用の講義らしく、なんかすごく難しくてよくわかりませんでした。第10講の「パイプライン処理により高速化する」のところが、他の本にあまり記載のない内容らしいです。

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コンピューターとインターネット

Posted by twosquirrel