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～

紙版発売
電子版発売

B5変形判／528ページ

定価3,850円（本体3,500円＋税10%）

ISBN 978-4-7741-5338-4

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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