CPU自作入門
HDLによる論理設計・基板製作・プログラミング~

[表紙]CPU自作入門 ~HDLによる論理設計・基板製作・プログラミング~

B5変形判/528ページ

定価(本体3,500円+税)

ISBN 978-4-7741-5338-4

電子版

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書籍の概要

この本の概要

本書ではオリジナルのCPUをゼロから設計することで,CPUの内部構造を理解するとともに,CPU設計の面白さを読者に伝えていきたいと考えています。

本書はCPUの設計をメインターゲットとしていますが,CPUだけでなく周辺機器を制御するためのI/Oやバスの設計を行い,SoCとしました。CPUだけでなく,ボードの設計やソフトウェアの設計までコンピュータに必要な要素を全てをカバーします。ハードウェアからソフトウェアまで全てを自分でゼロから設計・実装し,実機で動かします。CPUの設計から基板の設計,そしてソフトウェアの設計までを1冊の書籍で扱うことで,それぞれの関連性を包括的に理解することを可能にしています。

本書は大きく3つの章から構成されています。第1章ではCPUを中心に,プログラムやデータを格納するためのメモリや,外部との入出力を行うためのI/O,それらを繋ぐバスを作成し,簡単なコンピュータシステムを作成します。第2章では,このコンピュータシステムを実機で動作させるための基板を設計・製作します。第3章では,このコンピュータシステム用のプログラミングを行い,実機にて動作確認を行います。本書の最大の特徴は,コンピュータシステムをすべて自作可能ということです。

3つの章はそれぞれ独立しており,読者の興味に応じて好きな章のみを選択して読むことができます。

こんな方におすすめ

  • エンジニアを目指している学生
  • オリジナルアーキテクチャのCPUを設計・実装したい方
  • オリジナルFPGA基板を設計・製作したい方
  • アセンブラでのプログラミングをしたい方

追加情報

リファレンスボードの購入先

本書で設計・製作するものと同様のデザインのFPGA基板を,下記のWebショップから購入することができます。

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CPUをゼロから設計しよう!
本書ではオリジナルのCPUをゼロから設計することで,CPUの内部構造を理解するとともに,CPU設計の面白さを読者に伝えていきたいと考えています。

目次

  • はじめに
  • 本書の読み方
  • 目次

第1章 CPUの設計と実装

  • 1.1 はじめに
  • 1.2 コンピュータについて
  • 1.3 デジタル回路の基礎
  • 1.4 Verilog HDL について
  • 1.5 本章で作成するもの
  • 1.6 バスの設計と実装
  • 1.7 メモリの設計と実装
  • 1.8 AZ Processorの設計と実装
  • 1.9 I/Oの設計と実装
  • 1.10 AZPR SoCの全体接続
  • 1.11 AZPR SoCのシミュレーション
  • 1.12 おわりに

第2章 基板設計と製作

  • 2.1 はじめに
  • 2.2 仕様策定
  • 2.3 部品選定
  • 2.4 回路設計
  • 2.5 レイアウト設計
  • 2.6 部品ライブラリの作成
  • 2.7 基板の3D表示
  • 2.8 感光基板による製作
  • 2.9 基板製造サービスへの注文
  • 2.10 部品実装
  • 2.11 動作確認
  • 2.12 おわりに

第3章 プログラミング

  • 3.1 はじめに
  • 3.2 開発環境
  • 3.3 シリアル通信
  • 3.4 プログラムローダ
  • 3.5 割り込みと例外
  • 3.6 7セグメントLED
  • 3.7 応用プログラムの作成
  • 3.8 おわりに
  • 索引
  • 謝辞
  • CPU自作入門 おわりに