こういう知識があってもいい思ったこと (ハードウェア編)

発端

• エンジニアの仕事をする上でプログラムが書ける以外にも必要なことがあるんじゃないかなと思ったことがあったので，いくつかのポイントについて書く．
• プログラムを書くための知識ではないが，知ってないと，色々困りそうだなと思って，まとめ，インデックス的な立ち位置
• 新しいことは無いです．
• さらっとしています．
• たまたま見ていて知らない人が居たので，ということなので万人受けは考えてないです．
• 意図的に省いている情報があります．(素早く理解するため
  • クロック，メモリとか
• 改めて読んでも，基本情報の範囲な気はする

デジタル信号

• 元々の信号(値) はアナログです
  • 値が 1, 0 みたいになっているというよりは，0.6, 0.8 みたいになり得る．
  • 閾値を使って，アナログ値 → デジタル値(0, 1) に変換している．

Refs

• アナログ信号 vs. デジタル信号 | 寄稿文 | MPS

論理回路 / 計算機

• 0, 1 の値を入手することができると考えると，それを複数使って計算することができる．
• 例えば，論理回路を形成することができる．
  • 例，2入力，1出力 の AND 回路
• 論理回路を複数使うことで，計算を行うことができる．
  • 例，4bit入力 + 4bit入力 → 4bit出力 加算器

Refs

• ダイオードを使った論理回路の基礎 | CQ出版社 オンライン・サポート・サイト CQ connect
• 基本情報でわかる 論理演算 「真理値表を書けば、半加算器と全加算器の仕組みがわかる」| 基本情報技術者試験 受験ナビ

CPU 機械語 アセンブラ

• 計算機を束ねて，複数の計算をできるようにしている．
  • 処理を指定して，それを行うことができるようにしている．
• 処理を連続で実行することで，計算を行う
• 連なって記載された処理は機械語になっていて，それを CPU で実行する
  • 例，64bit 入力，レジスタなどに情報を保持することができる．
    • 1つ1つの処理(命令バイト列)の先頭部分に命令(オペコード) が入っている．

Refs

• x86_64 機械語入門
• 8086 命令デコーディング
  • Intel CPU に限っても，3 byte までは存在しそう．

  • 2.1.2 Opcodes
    A primary opcode can be 1, 2, or 3 bytes in length. An additional 3-bit opcode field is sometimes encoded in the ModR/M byte.

  • これを読むと先頭 というのも微妙かもな．Prefix が optional と書いてある．
• 8ビットCPU Z80 (命令セット)
• ARM Instruction set (Part 3) | Azeria Labs