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ALU(演算回路)


        

演算回路

CPUで重要なALU演算回路。

この本のCPUの説明の最初の部分
1ビットCPU の説明で、1ビットCPUに演算をつけた回路の説明がされています。

CPUの記憶を司るレジスタ。。
それが分裂するように増えていくんですが、戻りに演算処理を仕込む回路も説明されています。

 演算が可能なCPUとして紹介されている回路(本書P181メカ式CPU)

最初に1ビットCPUの説明に出てきて、そしてそれ以後はこれを拡張していく展開の説明が出てこない
ここで演算回路を持つCPUの説明は終わっています。

本書ではつながりがとぎれていますが、1ビットCPUが細胞分裂して
 この回路(本書P184「mov A,B」を実行している模様)

この後ろに演算回路ALUを付け加えたもの

 ALUを付け加えたもの(本書P201)

そのご先祖さま
 (本書P181メカ式CPU)

最初の演算の出来るご先祖さまCPUはこれにつながるはずです。演算回路は複雑になっていますが、元々は転送に演算回路を付け加えたもの。

これがCPU機能としての心臓部、これでやっとCPUの全体が見えた。
単なるインバーターだったNOTの演算回路は高機能のALUとなって加わります。

単細胞として始まったCPUはココまで来てずいぶん立派になったなぁ と思うんです、

    だが、このALUが鬼門となる・・・


鬼門ALU

ALUを見ていくとこのCPUはとても興味深いです。

ここまで理解するに何度も読み返す必要があるかとは思いますが、わかった方々はこのおちゃらけ説明に寄り道させられ、時に驚かされながら、くだらないオチにダマされ、それを乗り越え進んできた探求心のある方々だと思います。

ご苦労様です。ここまでを理解するとこのCPUが見える! そして巧妙に設計されていたことがわかりました。
CPUの全体像がわかり、そして内部動作もようやくわかった。
 この回路で切り替えることで転送が自在にできる(本書P184「mov A,B」を実行している模様)

ここまで来てレジスタに記憶されたデータの転送の流れ、プログラムカウンターが見えてもう動作がわかってきたのですが、

転送はいいんですが、転送するデータはどこで書き込むの?
データの流れはわかったけど、あれ 最初にデータをCPUのレジスタへ外側から入力するのはどこ?
という疑問が・・・

出力レジスタの説明があって、入力レジスタというのもでてきますが、
驚くことに
    知らないうちにできちゃいました
と ホントにしらないうちになんの説明もされていません(^^;

転送はわかったけど、書き込み、つまり入力方法がよくわからない。
その答えがALUにありました。

ALU(演算回路)は加算器を使っていますが、おもしろくてわかりやすい説明になっています。

(本書P201)

データセレクタ(転送切り替え)の後にALU(このCPUでは加算器)を入れたことで、足し算しないと戻れないことになっています。
データセレクタだけのときは素のまま戻り配線で戻れた。でも今その後に加算器のALUが付いた。
そうなったことで、生のまま戻りたくても、加算器を通って足し算しないとデータは素通りできない構造です。

まさに鬼門です。ALU門番の鬼は

   素朴なものは通さない、(どっかの商品コピーですが)何も足さない、何も引かない” というのは通してくれないのです。

単に  B←A (MOV B , A)と Aの内容をBに入れる ということが足し算なしには許されない構造。。。。

素朴に戻りたいときは、ALUを通らない、演算があるときは 、ALUを通す(演算する)

   鬼門をバイパスで迂回する切り替えを考えることになる 

それと最初の  データを入力するのはどこ?  

この疑問が残ります。これらがALUの回路で解決しています。それは驚くばかりでした。。


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