1 本年度、学習することと目標

本年度、3年生の電子計算機では、アセンブラ言語を学習します。アセンブラ 言語にはいろいろありますが、ここでは情報処理技術者試験で使われる「CASL II」というアセンブラ言語を学習します。アセンブラ言語とはどんなものであ るかという疑問が湧くでしょうが、次回の授業で説明します。

1.1 2年生で学習したこと

前年の授業、2年生の「電子計算機」とのかかわりについて、簡単に述べてお きます。2年生と3年生の「電子計算機」を通して、コンピューターの基本的な 仕組みを理解することがこれらの授業の目的です。2年生の「電子計算機」の 授業で学習したことは、大体

• 記数法
• ブール代数
• 論理回路

のようなことです。ここで、学習したことで最も重要なことは、

• いかなる真理値表であろうとも、論理和(OR)と論理積(AND)、否定 (NOT)のゲートで作ることが可能である

ということです。これらの例として、最後に加算の回路を学習しました。皆さ んは、加算にかかわらずどんな論理を示す回路でも設計できます。言い方を変 えると、どんな演算回路でも皆さんは設計できるということです。それも、3 種類の素子(OR, AND, NOT)を使うだけで、可能なのですから驚きです。

1.2 記憶する回路

本日の授業の後半で示しますが、コンピューターは演算と記憶の回路から成り 立っています。記憶の回路(メモリー)については、4年生で学習します。ただ、 簡単に書くと次のような図1のような入出力線があり次 に示す動作をすると思ってください。

図 1: メモリーのモデル

この図のアドレスバスとデータバス、WR、RDと書かれた線は、電圧を印加する リード線です。それぞれは、以下の役割があります。これによりデータを記憶 できます。

データバス

データを読み書きする場所を示すための線です。この場 所のことをアドレスといいます。ここでは4本の線が有るので、記憶場 所は16個あります。

アドレスバス

読み書きのときのデータを受け渡すための線です。4本 有るので4ビットのデータの受け渡しが可能です。

WR

メモリーにデータを書くと指令するための線です。

RD

メモリーからデータを読み出すと指令する線です。

この回路の仕組みは皆さんは理解できないと思いますが、動作は理解してくだ さい。動作は簡単なので、このような回路を作ると巨万の富が得られると思う と挑戦したくなるでしょう。今からでは遅いですが、半世紀ほど前であれば大 富豪も夢ではありません。どうやって作るかよりも、なにを作るかの方が重要 ということが分かるでしょう。世界の先端に居る人は、なにを作るべきかとい うことが分かり、そして巨万の富を得るのです。

1.3 コンピューターに必要なもの

これで、コンピューターを作るうえでの基本ハードウェアーが揃いました。演 算と記憶を行う回路です。しかし、これだけでは計算はできません。この状態 は、人間で言うと赤ちゃんみたいなものです。脳はあるが未だ何もできません。 不足しているものは、

• 演算といっても、必要な演算が分かりません。計算に必要な演算回路 を決めなくてはなりません。人間で言うと、教育を行い、脳の神経細胞 をつなぐことに相当します。
• 実際の計算を行わせるためのプログラムの必要です。他の人に計算を させるためには指示が必要なのと同じです。

です。必要な演算回路とプログラムを作らないと計算ができません。この授業 では、演算回路とプログラムについて、学習します。

この3年生の「電子計算機」の授業を受けると、コンピューターの設計に必要 なことを学習したことになります。今、巷で評判になっている「CPUの創り方」 ²と いう本の内容が理解できるはずです。

1.4 この授業を受けて得られるもの

授業の目標は、

• コンピューター(電子計算機)の仕組みを理解する。
• 0と1で書かれた機械語とコンピューターの頭脳といわれるCentral Processing Unit(CPU)の関係を理解する。
• 0と1で書かれた機械語とC言語やFORTRANのような高級言語との関係を 理解する。

です。では実際に得られるものは、

• 単位
• コンピューターの仕組みは、簡単だなーという実感
• アセンブラが理解できるという優越感

くらいでしょうか。あとは基本情報処理試験のCASL IIの基礎的な勉強になり ます。これを合格するためには、もう少し勉強が必要です。

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志