"コンピュータシステムの理論と実装"という本をもとにしてコンピューターを論理ゲートから構築しようという試み。 本の中ではHDL言語を使ってコンピューターの仕組みが分かるように説明されていたが、本プロジェクトはそのすべてをPythonで実装しようという試みである。
This project is computer simulator written by Python based on the content of Japanese version of "The Elements of Computing Systems"(Noam Nisan, Shimon Schocken). In the book, it did not use one particular language to explain the sturcture and principle of computer. The aim of this project is implementing Computer Simulator by using the knowledge in the book.
* 基本の論理ゲートとしては参考書籍とは違いNOT、AND、ORを用いる。本来なら指定されたビット数のみで動くように設計するべきだが、
いくつかの論理ゲートの実装は柔軟な実装にしたため１６ビットと書かれていても任意のビットで動作する。
As a functional complete logic gates, used NOT, AND, OR instead of NAND,which is used in the referenced book. Although, the gate
(function) name says "16bit", some function will work for arbital number of bits due to generalised implementation.
* 半加算器や全加算器は基本1ビットのためのものである。16ビット加算器は16ビットと言っているが任意のビットで計算できるように実装してある。
本ALUは参考文献のALUの流用であり、16ビットを基本として設計されている。
Half and Full adder is for 1 bit calculation. adder16bit function can calculate any bits of data, since it is designed for
general purpose. The architecture of ALU is from referenced book. Word of this machine is set to be 16 bit.
* 参考にした本の中ではDフリップフロップは基本要素として実装例は示されていないが、本プロジェクトでは論理ゲートの記憶装置への応用方法を
理解するためにSRラッチのレベルから実装を行ってる。しかしながら、最終的な記憶装置はシンプルさを優先してPythonのNumpyリストを使っている。
In the referenced book, D-Flip-Flop Gate (DFF) is treated as basic component of the circuit, therefor the implementation is not
presented. However, in this project, the DFF is implemented form the level of SRLatch (Logic Gate), since it will be good experience
to understand the use of logic gate in Sequencial Circuit. However, as a RAM, Python's Numpy list is used for simpler representation
of the simulatior.
* クロックの概念を取り去った実装に挑戦したが、レジスターの読み込みタイミングを再現するのが難しく、CPUを参考文献のように完全な形で
再現することはできなかった。コンピューターアーキテクチャ自体は参考文献に忠実に作った。
Since the code tried to remove the concept of the clock, the CPU cannot be completed as referenced book, due to the difficulty
in loading timing of register. The Computer architecture is implemented as contents of referenced book.
Reference lists:
コンピュータシステムの理論と実装 ―モダンなコンピュータの作り方 オライリージャパン (2015/3/25)