CPU の創りかた(シーピーユー ノ ツクリカタ)

コンピューターの中核である CPU という名のブラックボックス。その動作の「超」基本原理から具体的な設計例までを解説。アキバで手に入る部品だけで実際の製作も可能。

コンピュータの仕組みを理解したいと思ったとき、ソフトウェア側から攻めるか、ハードウェア側から攻めるかで出発点が大きく変わります。本書は後者の極端な地点、つまり 74 シリーズの TTL ロジック IC とブレッドボードだけで 4 ビット CPU 「 TD4 」を実際に組み上げるところまで読者を連れていく本です。

TD4 の命令セットはわずか数種類で、加算、条件ジャンプ、出力くらいしかできません。しかしだからこそ、レジスタ、プログラムカウンタ、 ALU 、命令デコーダという CPU の本質的な構成要素がどう連携して命令を実行するのかが、配線一本一本のレベルで見えます。回路シミュレータや FPGA で追実装している読者がネット上にも多く、発行から 20 年以上経った 2003 年刊の本でありながら、ハードウェア入門の定番として読み継がれています。

電子回路に明るくなくても読めるように、論理ゲートの動作原理から丁寧に積み上げる構成になっています。一方で、完成する CPU は極めて小さいため、これ一冊で実用的なプロセッサ設計に進めるわけではありません。ここで得られるのは「 CPU は魔法ではなく論理の積み重ねである」という確信であり、それがコンピュータアーキテクチャの本格的な学習への強い足場になります。