ネタです。本気で読んだら負けです。

1. ©SIProp Project, 2006-2008 1
計算機（物理）
Noritsuna Imamura
noritusna@siprop.org

2. ©SIProp Project, 2006-2008 2
我是誰？
台湾でのんびり暮らしてます
近場でKernel/VM開かれたので、来ました。
飛行機で1時間半！！！
家から飛行場まで、2時間以上！！！

3. ©SIProp Project, 2006-2008 3
ITRIについて
工業技術研究院
https://www.itri.org.tw/
台湾経済部（経産省相
当）直轄の産業研究開
発機関である工業技術
研究院
日本でいう産総研や理
研をすべて足し込んだよ
うな組織
台北・新竹・台南に存
在

4. ©SIProp Project, 2006-2008 4
今日の議題：分析
低layerの変態たちがておくれ度を争う会らしい
• LLVMと殴り合う
• Yes!Eject!!!
User Land層
• PDP-11を移植する
• Plan9できゃっきゃうふふ
Kernel層
• FPGAでCPUを作る
• GPUをbakeする
IC層
物理層• ？？？

5. ©SIProp Project, 2006-2008 5
今日の議題
計算機(物理)を作る
≒CPU+表示器(物理)

6. ©SIProp Project, 2006-2008 6
CPUの構造
Register
値や命令を保持する記憶装置
Decoder
命令を解析して、実行可能状態にする装置
ALU (Arithmetic and Logic Unit)
論理演算や四則演算などの演算をおこなう装置
Program Counter
次の命令の取り出し先Address用Register

7. ©SIProp Project, 2006-2008 7
CPUの処理の流れ
命令のFetch
命令のDecode
ALUで実行
結果の保存（表示器へ）

8. ©SIProp Project, 2006-2008 8
Register

9. ©SIProp Project, 2006-2008 9
Register
値や命令を保持する記憶装置

10. ©SIProp Project, 2006-2008 10
Register(物理)
10進数を一つ保持するRegister

11. ©SIProp Project, 2006-2008 11
完成品
CPU部表示器部

12. ©SIProp Project, 2006-2008 12
開発環境

13. ©SIProp Project, 2006-2008 13
Editor

14. ©SIProp Project, 2006-2008 14
各種Editor(物理)
•3DPrinter
•CNC Milling
Machine
•Miter Saw
•Jig Saw

15. ©SIProp Project, 2006-2008 15
統合開発環境(物理)：Kitchen

16. Programming風景
©SIProp Project, 2006-2008 16

17. ©SIProp Project, 2006-2008 17
Compiling Register

18. ©SIProp Project, 2006-2008 18
Compiling 表示器

19. 四則演算してみよう！
©SIProp Project, 2006-2008 19
(ALU実行)

20. ©SIProp Project, 2006-2008 20
加算

21. ©SIProp Project, 2006-2008 21
加算
12 + 34
 演算手順
1. 10の位に「1」をセット
2. 1の位に「2」をセット
3. 10の位を「+ 3」する
4. 1の位を「+ 4」する

22. ©SIProp Project, 2006-2008 22
減算

23. ©SIProp Project, 2006-2008 23
減算
54 － 18
 演算手順
1. 10の位に「5」をセット
2. 1の位に「4」をセット
3. 10の位を「- 1」する
4. 1の位を「- 8」する
5. ！！！！！！！

24. ©SIProp Project, 2006-2008 24
Carry Flag

25. ©SIProp Project, 2006-2008 25
Carry Flag
加算時のCarryや
減算時のBorrowを処理する装置

26. 一回転したら、上位Registerを一つ動かす
©SIProp Project, 2006-2008 26
Carry Flag(物理)

27. ©SIProp Project, 2006-2008 27
減算
54 － 18
 演算手順
1. 10の位に「5」をセット
2. 1の位に「4」をセット
3. 10の位を「- 1」する
4. 1の位を「- 8」する
5. Carry Flagが10の位を
「- 1」する

28. ©SIProp Project, 2006-2008 28
乗算

29. ©SIProp Project, 2006-2008 29
乗算
34 × 5
 演算手順
1. 10の位に「3」をセット
2. 1の位に「4」をセット
3. ？？？？？？？？

30. ©SIProp Project, 2006-2008 30
Decoder

31. ©SIProp Project, 2006-2008 31
Decoder
命令を解析して、
実行可能状態にする装置

32. ©SIProp Project, 2006-2008 32
Decoder(物理)
ALUが処理できる形に変換する装置
俺

33. ©SIProp Project, 2006-2008 33
Decoder（物理）
34×5とは！
34を、5回加算すること！
すなわち！
34 + 34 + 34 + 34 + 34
である！

34. ©SIProp Project, 2006-2008 34
乗算
34 × 5
 演算手順
1. 10の位に「3」をセット
2. 1の位に「4」をセット
3. 10の位を「+ 3」する
4. 1の位を「+ 4」する
5. 3-4を５回繰り返す

35. ©SIProp Project, 2006-2008 35
除算

36. ©SIProp Project, 2006-2008 36
除算
10 ÷ 2
 演算手順
1. 10の位に「1」をセット
2. 1の位に「0」をセット
3. ？？？？？？？？

37. ©SIProp Project, 2006-2008 37
Decoder（物理）
10 ÷ 2とは！
10から、2を減算していって、
減算できなくなるまで！
すなわち！
10 – 2 – 2 – 2 - 2 – 2 < 2
である！

38. ©SIProp Project, 2006-2008 38
だ・け・ど・・・
何回引いたか、忘れそう・・・
ボクの脳内・・・１，２，いっぱい
Program Counter

39. ©SIProp Project, 2006-2008 39
Program Counter
次の命令の取り出し先Address用Register
Programのどこを実行しているのか？
出典：http://www.kumikomi.net/archives/2008/07/15stack.php?page=2

40. ©SIProp Project, 2006-2008 40
Program Counter（物理）
紙と筆

41. ©SIProp Project, 2006-2008 41
Program Counter（物理）
10 - 2

42. ©SIProp Project, 2006-2008 42
Program Counter（物理）
10 – 2 - 2

43. ©SIProp Project, 2006-2008 43
Program Counter（物理）
10 – 2 - 2 - 2

44. ©SIProp Project, 2006-2008 44
Program Counter（物理）
10 – 2 - 2 - 2 - 2

45. ©SIProp Project, 2006-2008 45
Program Counter（物理）
10 – 2 - 2 - 2 - 2 - 2

46. ©SIProp Project, 2006-2008 46
除算
10 ÷ 2
 演算手順
1. 10の位に「1」をセット
2. 1の位に「0」をセット
3. 1の位を「- 2」する
4. Program Counterに
状況を書き込む
5. 3-4を繰り返す

47. ©SIProp Project, 2006-2008 47
考察
正の字Counter
中華圏でも使える！

48. ©SIProp Project, 2006-2008 48
小数点数
(FPU)

49. ©SIProp Project, 2006-2008 49
小数点数：整数
＝123.

50. ©SIProp Project, 2006-2008 50
小数点数：第一位
＝12.3

51. ©SIProp Project, 2006-2008 51
小数点数：第二位
＝1.23

52. ©SIProp Project, 2006-2008 52
小数点数：第三位
＝.123

53. ©SIProp Project, 2006-2008 53

54. 小数点数・もう一度
©SIProp Project, 2006-2008 54

55. ©SIProp Project, 2006-2008 55
小数点数：整数
＝123.

56. ©SIProp Project, 2006-2008 56
小数点数：第一位
＝12.3

57. ©SIProp Project, 2006-2008 57
小数点数：第二位
＝1.23

58. ©SIProp Project, 2006-2008 58
小数点数：第三位
＝.123

59. ©SIProp Project, 2006-2008 59

60. ©SIProp Project, 2006-2008 60
符号

61. ©SIProp Project, 2006-2008 61
符号：－値
＝-123

62. ©SIProp Project, 2006-2008 62

63. 符号・もう一度
©SIProp Project, 2006-2008 63

64. ©SIProp Project, 2006-2008 64
符号：ー値
＝-123

65. ©SIProp Project, 2006-2008 65

66. ©SIProp Project, 2006-2008 66
3D Printed Computer
The Turbo Entabulator
http://www.chrisfenton.com/the-turbo-entabulator/