～1738石のフルディスクリート演算回路で魅せる～

[特集執筆]別府 伸耕

↓↓CPUが「光る」ようす

 

↓↓CPUが「光りながら走る」ようす

■考える電子回路「コンピュータ」の科学と本質を1738石で魅せる

AI，IoTのかぎを握るテクノロジがコンピュータであることに疑いの余地はありません．そのしくみ，作り方，そして動かし方を理解し，実践できることは現代の技術者の必須科目でしょう．
特集では，コンピュータの細胞核「MOSトランジスタ」の基本を学び，最もシンプルかつベーシックな4ビットCPUを全7000点のディスクリート部品で設計します．
1738石のトランジスタと点滅する1210個のLED群が，イメージ(教科書)の世界でしかなかった「アキュムレータ」や「フリップ・フロップ」，「レジスタ」，「I/O」など，演算のための基本回路の1つ1つが，データを入力，処理，そして出力するようすを魅せてくれます．クロック(可変)を1Hzに落とすと，ロジック・ステータスが刻々と移り変わるようすが演出されます．
付録DVDには，フルディスクリートCPUを開発した著者本人による基礎解説と実演セミナを収録しました．性能の限界を決めるものとは？なぜ自動的に計算が進むのか？，なぜFPGAで大規模なロジックを組むと動かないのか？
計算のために生まれたブラックボックス「コンピュータ」の科学と本質がつまびらかにされます．

 

[目次]

イントロダクション	アポロ宇宙船に学ぶコンピュータの原点
第1章	計算するために生まれた「コンピュータ」
第2章	コンピュータは10種類の論理ゲートで作れる
Appendix1	DVDに動画を収録！フルディスクリートCPU誕生
Appendix2	コンピュータ製作の第一歩！FPGA入門書
第3章	[レベル1] MOSトランジスタの実験
Appendix3	MOSFETの動作原理
Appendix4	MOSFETのゲート・キャパシタンスを測る
第4章	[レベル2] 論理ゲート回路の実験
Appendix5	シュミット・トリガとトライ・ステート・バッファの実験
第5章	[レベル3A] 組み合わせ論理回路の実験
第6章	[レベル3B] 順序回路の実験
第7章	[レベル4] CPUの設計・製作と実験

 

[付録DVD-ROMのコンテンツ]

①特集のセミナ動画

[Chapter1]　付録基板の作り方(YouTubeで公開中)
[Chapter2]　トランジスタの実験
[Chapter3]　論理ゲート回路の実験
[Chapter4]　組み合わせ論理回路の実験
[Chapter5]　順序回路の実験
[Chapter6]　CPUの実験(YouTubeで公開中)
Chapter1～Chapter6の動画内容と第2章～第7章の本誌内容を合わせてご覧いただくことで，特集テーマをより深く理解できます．

 

②動画セミナの資料PDF

「●特集のセミナ動画 Chapter1～6」の解説に使ったプレゼン資料(pdfファイル)を収録しました．プレゼン資料を参照することで，特集テーマのポイントを理解できます．

 

③FPGA用Verilogコード

本誌特集で解説するディジタル回路をFPGA上に実装するための「Verilog HDLコード」を収録しました．フルディスクリートではなく，現代らしくFPGAに実装して動かすこともできます．

 

[付録基板]ディジタル回路ブロック基板

コンピュータは10種類のロジック回路で作ることができます．本書にはこの10種(全20回路)を作ることができる製作用プリント基板がついています．実際に作ってみたいかたは下記から搭載用部品を購入できます．
付録基板で作った「ゲート回路」を組み合わせることで，リンク先のディジタル回路の実験(20種類)ができます．
リンク先(←クリック)

 

■新人教育用キット頒布！

①トランジスタ技術5月号　付属基板用部品セット

…部品のみ！1クリックで手軽に購入
セット内容：5月号の付録基板用の電子部品セット
型名：MTG-2005-OP
販売：マルツエレック
価格：1,800円(税別)
販売日：2020年4月10日(予定)
販売先(←クリック)

 

②実験セット(S)

…動作チェッカ付き！慎重派のアナタに
セット内容：5月号付録基板(同等品)と電子部品，動作チェッカのセット
型名：MTG-2005-SET
販売：マルツエレック
価格：2,710円(税別)
販売日：2020年4月10日(予定)
販売先(←クリック)

 

③CPU組み立てキット

…未実装！地獄のはんだ付け1万本ノック
セット内容：4ビットCPUが作れる基板と電子部品，動作チェッカのセット
型名：CPU1738
販売：マルツエレック
価格： 50,000円(税別)
販売日：2020年4月10日(予定)
販売先(←クリック)

 

④「③CPU組み立てキット」の組み立てサービス

…とにかくフルディスクリートCPUを完成させたい貴方に
内容：「CPU1738」の組み立てサービスです．
納期は1か月から2か月ほどかかることがありますので，マルツエレックまでご確認ください．
型名：BTM-0-AS
販売：マルツエレック
予価：90,000円(税別)
販売日：2020年4月10日(予定)
詳細(←クリック)

 

⑤本誌＋基板＋部品セット

…本誌と合わせてまとめ買い！
セット内容：2020年トランジスタ技術5月号＋MTG-2005-OP
型名：BTM-C
発売：CQ出版
販売先(←クリック)
予価：2,900円(税別)

 

 

■特集の目次とサンプル記事

サンプル記事をご覧いただけます．
https://toragi.cqpub.co.jp/tabid/922/Default.aspx

 

■セミナ＆実演ムービ公開！

本誌の付録DVDに収録されている動画です．内容は，「Chapter1」と「Chapter6」をすべて公開！

【Chapter1】付録基板の作り方

【Chapter6】CPUの実験