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![前提知識
Whitespace
[SP][SP][TAB][TAB][SP][LF]
[SP][SP][TAB][SP][LF]
[TAB][SP][SP][SP]
こういうの](https://image.slidesharecdn.com/wscpu-130216080023-phpapp01/85/CPU-9-320.jpg)
![前提知識
Whitespace
PUSH
[SP][SP][TAB][TAB][SP][LF]
PUSH
[SP][SP][TAB][SP][LF]
ADD
[TAB][SP][SP][SP]](https://image.slidesharecdn.com/wscpu-130216080023-phpapp01/85/CPU-10-320.jpg)
![前提知識
Whitespace
[SP][SP][TAB][TAB][SP][LF]
[SP][SP][TAB][SP][LF]
リテラルは2進数で表現。
[TAB][SP][SP][SP]
[TAB]を1、[SP]を0として表現
[LF]が終わりを意味する](https://image.slidesharecdn.com/wscpu-130216080023-phpapp01/85/CPU-11-320.jpg)
![ヒープ
• ぶっちゃけただのメモリ
• かんたーん
CS
CLK
[31:0]q
LOAD
[31:0]addr
[31:0]d](https://image.slidesharecdn.com/wscpu-130216080023-phpapp01/85/CPU-26-320.jpg)
![スタック
• [3:0]modeで操作を指定
• 算術命令もいれちゃった（* ∀ 人）
• top1がスタックトップ、top2は2番目
CS
RST
CLK [31:0]top1
[3:0]mode
[31:0]top2
[31:0]addr
[31:0]d](https://image.slidesharecdn.com/wscpu-130216080023-phpapp01/85/CPU-28-320.jpg)
![プログラムメモリ&フェッチ
• addrから読み始めるアドレスを入力
• cmdにオペコード,opにオペランド
CS [31:0]next
RST [5:0]cmd
CLK [31:0]op
[31:0]addr DONE](https://image.slidesharecdn.com/wscpu-130216080023-phpapp01/85/CPU-35-320.jpg)
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![[Basic 7] OS の基本 / 割り込み / システム コール / メモリ管理](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/basic-07-180228134341-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
初めてのCPUを作ってみた
- 1. 初めての CPUをつくってみた 筑波大学情報科学類 えりっくさーとる
- 2. 自分について • @siritori • CPUとか(リアルに)よくわからない • おもいっきりソフトウェアの人間です • 好き：しりとりと自然言語処理とおっぱい 筑波大学情報科学類 えりっくさーとる
- 3.
- 4.
- 5.
- 6. 作ったもの • Whitespaceを実行するCPU • 落ち着け、別に大したことではない • メモリ上にWhitespaceコードを置いて それを実行するようなやつ • Verilogで書いてみた
- 7. 前提知識 Verilog • ハードウェア記述言語(HDL)の一種 • もともとシミュレーション用の言語 • 入出力のピンと、回路ブロックの挙動とその 接続状態を書く • なんか授業で(超ざっくり)習ったぽよ
- 8. 前提知識 Whitespace • みんな大好きEsolang • 半角スペースとタブ文字と改行だけで表現 • そもそもコードが目に見えない
- 9.
- 10. 前提知識 Whitespace PUSH [SP][SP][TAB][TAB][SP][LF] PUSH [SP][SP][TAB][SP][LF] ADD [TAB][SP][SP][SP]
- 11.
- 12.
- 13.
- 14. 前提知識 Whitespace push add label load dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 15. 前提知識 スタック操作 Whitespace push add label load dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 16. 前提知識 算術操作 Whitespace push add label load dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 17. 前提知識 ジャンプ操作 Whitespace push add label load dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 18. 前提知識 ヒープ(メモリ) 操作 Whitespace push add label load dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 19. 前提知識 Whitespace push add label load 入出力操作 dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 20. 前提知識 Whitespace もしかして：タダのアセンブリ？ ...ってことは、 実行できるCPU作れるのでは? という話に当然なる
- 21. 前提知識 Whitespace もしかして：タダのアセンブリ？ ...ってことは、 実行できるCPU作れるのでは? という話に当然なる(断定)
- 22.
- 23.
- 24. ブロック図 フロー コントローラ ヒープ & スタック ステートマシン プログラム メモリ & フェッチ
- 25. ブロック図 フロー コントローラ ヒープ & スタック ステートマシン プログラム メモリ & フェッチ
- 26. ヒープ • ぶっちゃけただのメモリ • かんたーん CS CLK [31:0]q LOAD [31:0]addr [31:0]d
- 27. ブロック図 フロー コントローラ ヒープ & スタック ステートマシン プログラム メモリ & フェッチ
- 28. スタック • [3:0]modeで操作を指定 • 算術命令もいれちゃった（*∀ 人） • top1がスタックトップ、top2は2番目 CS RST CLK [31:0]top1 [3:0]mode [31:0]top2 [31:0]addr [31:0]d
- 29. ブロック図 フロー コントローラ ヒープ & スタック ステートマシン プログラム メモリ & フェッチ
- 30.
- 31.
- 32.
- 33. プログラムメモリ&フェッチ • 読み始めるアドレスを入れると • オペコードとオペランドと次のアドレス がでてくるようなメモリ • オペコードが1クロックで1発フェッチが できないので、終わったらDONEフラグ を立てるようにしてみた
- 34. プログラムメモリ&フェッチ こんな感じに遷移することにする CMD OP END FETCH FETCH
- 35. プログラムメモリ&フェッチ • addrから読み始めるアドレスを入力 • cmdにオペコード,opにオペランド CS [31:0]next RST [5:0]cmd CLK [31:0]op [31:0]addr DONE
- 36. ブロック図 フロー コントローラ ヒープ & スタック ステートマシン プログラム メモリ & フェッチ
- 37.
- 38. フローコントローラと ステートマシン こんな感じに遷移することにする(既視感 FETCH EXEC1 EXEC2
- 39. フローコントローラと ステートマシン • フェッチが終わるまで待ってー • 命令にあわせてヒープやスタックを起こし て仕事させてー • 場合によっては書き込む • を繰り返す
- 40. フローコントローラと ステートマシン • inputとoutputピンがやたら多いので 図は省略
- 41. ブロック図 フロー コントローラ ヒープ & スタック ステートマシン プログラム メモリ & フェッチ
- 42. デモ 0x001 push 6 0x006push 4 0x00C add 0x010 call 0x0100 0x100 push 2 0x105 mul 0x109 slide 2 0x10F ret
- 43. デモ これらを 0x001 push 6 ハンドアセンブル 0x006 push 4 する(震え声 0x00C add 0x010 call 0x0100 0x100 push 2 0x105 mul 0x109 slide 2 0x10F ret
- 44. まとめ • 普段の勉強法とは違う方法でやってみた • なんだかんだでCPUできた • Whitespaceが動くアーキテクチャは 作れる
- 45.
- 46. 前提知識 Whitespace push add label load 入出力操作 dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit
- 47. 前提知識 Whitespace push add label load 入出力操作 dup sub call store もしかして：タダのアセンブリ？ copy mul jump getc swap sub jeq getn pop div jneg putc slide mod ret putn exit I/Oは？
- 48.
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