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23 2020 5 月号 大解剖 CPU こうや て動いている そんなことも 知らないの? と言わせない 最高のパフォーマンスはオールハードウェアで引き出す IoT時代の必須科目「コンピュータ」開発の第一歩 begin if(!N_RESET) halt_reg <= 1'b1; else if (n_halt == 1'b0 & ld_en == 1'b1) halt_reg <= 1'b0; else halt_reg <= halt_reg; end //===================================== //State signal //===================================== assign STATE = pc_up; //===================================== //Halt signal //===================================== assign HALT = ~halt_reg; //===================================== //Bus 1: ALU input B //===================================== assign alu_b = (b_reg_oe) ? b_reg_q : rom_data_l; `default_nettype none module CPU_4bit ( input wire CK, input wire N_RESET, output wire STATE, output wire HALT, output wire [3:0] A_REG_Q, output wire [3:0] B_REG_Q, output wire [3:0] OUT_REG_Q, input wire [3:0] IN_D ); //===================================== //Global Clock signal //===================================== wire g_ck; assign g_ck = CK & halt_reg; reg halt_reg; always@(posedge CK or negedge N_RESET) module and_gate ( input wire x1, input wire x2, output wire y ); assign y = (x1 & x2); endmodule module counter_4bit ( input wire ck, input wire n_rst, output reg [3:0] q ); always@(posedge ck or negedge n_rst) begin if (!n_rst) q <= 4'd0; else q <= q + 4'd1; end endmodule AI用FPGA 自動車運転用カスタムCPU センサ計測信号処理ワンチップ ロボット用ASIC

IoT時代の必須科目「コンピュータ」開発の第一歩 も 特 大解剖...53108 51 53107 53 53104 58 53109 XUY11/ K K K K F F F E E E K K K K K K K K K K K K K K K K KK

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  • 232020年5月号

    特集大解剖!CPUはこうやって動いている

    そんなことも知らないの?と言わせない

    最高のパフォーマンスはオールハードウェアで引き出す

    IoT時代の必須科目「コンピュータ」開発の第一歩

    begin if(!N_RESET) halt_reg

  • 図1 宇宙船「アポロ11号」に搭載されたコンピュータの回路図の一部(1)コンピュータ黎明期の回路で,すべてNORゲートで構成されている

    写真1 アポロ11号を載せた「サターンV」ロケット(2)

    53102A2XG/

    MONE X

    103

    102

    CLXCX

    WYL06/

    105

    117

    WL08/ 119

    WYDG 122

    CUG 107

    WL 11/ 126

    WALSG/106

    5310359

    5310554

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    53118

    C

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    60

    5312058 53122

    55 5316142

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    5321929

    5322028

    5322127

    5322226 53261

    26

    5326212

    5326343

    5322820

    5322622

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    5322424

    5322911

    5323008

    5323107

    53232

    53233531335324753147531235315853263532015322353258531635316253253532505315353150

    06

    5323705

    5325843

    5323502

    5323603

    5323401

    5323819

    5324312

    5324809

    5325109

    5325205

    5325403

    5325502

    5325601

    532530453249

    08

    5325010

    5324710

    5324411

    5324507

    5324606

    5323918

    5324017

    5324116

    5324215

    5325714

    5323306

    5322523

    5322325

    131

    1325316213

    PIPGY_135

    (NC)

    (NC)

    (NC)

    (NC)

    (NC)

    (NC)14053128

    50

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    52

    51

    5312454

    5312553

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    5313431

    5313532 53137

    MDT09

    0VDCA138

    164

    RZG/163

    141

    167

    35

    5315744

    5314146

    5314245

    5313948

    5314013947

    53138WBG/ 144

    WL0B/ 143

    WG3G/ 142

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    WG4G/ 146

    L2GDG/ 158

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    162WG1G/

    49

    5314342

    5314839

    5315139

    5315235

    5315433

    5315532

    5315631

    5315334

    5315040

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    154

    159

    153

    RGG/

    147GEM09

    125RL09/

    165WL09

    166MWL09

    G09/

    G09CGG

    1505A09

    38

    5314740

    5314441

    53145

    NOTES:

    37

    5314636

    JCBAG

    DE FKV

    531381353136

    33

    5313038 53132

    365313334

    5316356

    5313137CQG 156

    (NC)

    127

    104111

    116

    PIPSAM/B

    C

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    PIPAY_/

    149

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    5312157

    53119

    115WL G/

    118G12/

    120G2L SG/

    59

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    53115

    RULOG/

    45

    53114

    CO12 A2XG/110

    203

    CL XC 205

    MONE X 202

    WYLOG/ 217

    WUY12/

    SUMA10/

    213

    233 CO10

    RUL OG/

    235

    237

    CO12210

    CI11/234

    SUM10/230

    CI10 229

    XUY10/ 214

    WL09/ 219

    WYDG/222

    WAG/ 211

    WL12/ 226

    CAG 204

    RAG/216

    (NC)240

    A10/209

    CH10208

    215

    220

    PIPSAM/

    206PIPGZ+

    256PIPGZ-

    239

    PIPAZ+/

    257PIPSAM/

    263PIPAZ-/

    244(NC)

    252(NC) (NC)

    G13/ 218

    WOG/ 249

    WZG/ 270

    WL09/ 243

    WG3G/ 242

    WL 11/ 245

    WG4G/ 246

    L2GDG/ 258

    L09/ 261

    WG16/ 262

    WL10/ 271

    CGG 255

    SA10 250

    RGG/254

    GEM10247

    RL10/MWL10225

    WL10

    170101

    SPARE PINS

    FAP 157 TO PIN v OFGATES

    201168

    228169

    266

    265

    1360VDCA

    +45W

    160

    124

    148

    112

    236

    212TO PIN G &UNUSED INPUTS OF53100 & 53200SERIES GATES

    TO PIN v OF53100 & 53200SERIES GATESEXCEPT TIED TOFAP PIN(157)

    260

    224

    248

    G10/259

    G10253

    CZG 268

    CBG

    RBLG/

    231

    232

    RQG/269

    L10/223

    Z10/264

    MDT10R1C

    0VDCA

    241238

    267

    CLG1G 227

    CUG 207

    CI10/134

    F

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    E46

    5320229

    5320524

    5320622

    5320330

    5320428

    5320723

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    5321219

    5321318

    5321117

    5321515

    5321416

    5321714

    5320125

    5321027

    5311744

    50

    60

    SUMA09

    SUMB09

    133

    130

    137

    RLG/

    L09/

    128

    123

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    J

    J

    1.INTERPRET DRAWING IN ACCORDANCE WITH STANDARDS PRESCRIBED BY MIL -D-703272. XXX DENOTES PIN NUMBER3.SEE DWG,NO.2005011 FOR LOGIC DESIGN CRITERIA4.SYMBOLIC REPRESENTATION OF DUAL NOR GATE

    5.SPARE PINS DENOTE NO CONNECTION WITHIN THE MODULE FOR EXTERNAL   CONNECTION INFORMATION SEE COMPUTER WIRE LIST

    UPPER NUMBER DENOTES GATE SHOWN LOWER NUMBER DENOTES PHYSICAL LOCATION OF GATE ON CIRCUIT BOARD,MULTILAYER SCD NO.1006395

    SYMBOL FOR EXPANDER DUAL NOR GATE SCD NO.1006394

    6.

    7.

    J

    J

    J

    C

    B

    C

    B

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    B

    ■ “AI”や“IoT”を担うディジタル電子回路

    ●「情報」の扱い方が鍵 “AI”(Artificial Intelligence; 人 工 知 能 )や “IoT”

    (Internet of Things;モノのインターネット)は,今後の産業発展を担う強力な技術として注目されています.これは,エレクトロニクス業界に限った話ではありません.農林水産業,土木・建築,医療,金融などの多種多様な業界がこの技術に大きな期待を寄せ,実際に活用し始めています. AIやIoTを活用する上で最も重要となるのは,「情報」の扱い方です.いかにして情報を集め(センシング,マイニング),いかにして情報を処理し(信号処理),いかにして情報を分かりやすく提示するか(ユーザ・インターフェース,ユーザ・エクスペリエンス)といったことが鍵になります.●「情報」を扱う実体はコンピュータ このような事情により,AIやIoTを考えるときは「情報」や「ソフトウェア」といった抽象的な事象に注意が向きがちです.もちろん,これらの重要性を認識しておくことは商業的な成功を収めるための必要条件です.しかし,「土台」の部分をおろそかにしていると思わぬところで足元をすくわれてしまいます.

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