仮想マシンとマイコンで作って学ぶCPUの動作原理
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レッスンの詳細
レッスンの内容
このレッスンでは命令セットを極限まで削ぎ落としたミニCPUを作り、マイコン上で動作させることでコンピュータがなぜ動くのか?どうやって動いているかについて学びます。
「ミニCPUを作る」というとびっくりされる方もいるかもしれませんが、このレッスンで作るCPUは Python で実装する仮想CPUです。
作る命令は8個だけ、コードにして100行ちょっとです。
これだけでCPUが作れてしまうというのは驚きではありませんか?
レッスンではCPUを作るだけでなくそれをRaspberry Pi Pico2 というマイコンに載せて基板上で動かします。
自分で作ったCPUが基板の上で動いてボタンに反応する様子などを観察することで、CPUは魔法ではなくて技術なんだということを体験していただきます。
なんで8個の命令でいいのか、など動作原理についての解説も盛り沢山です。
一緒に工作しながらコンピュータの動作原理を学びましょう。
作成例

レッスンの流れ
- CPUってなんだろう ... まずは座学です。CPUとは何をするものなのかを原理からしっかり学びましょう
- Brainf*ck言語とチューリング機械 ... 作成するミニCPUの命令セットとしてBrainf*ck言語を採用します。Brainf*ck言語について学びましょう
- Brainf*ck言語の実装 ... まずはPC上で動くBrainf*ck言語を作ります
- Raspberry Pi Pico 2の準備 ... マイコンボードのセットアップを行います
- Raspberry Pi Pico 2の使い方 ... マイコンボードの基本的な使い方を学びましょう
- Raspberry Pi Pico 2へのBF機械の実装 ... 開発したミニCPUをマイコンボード上で動かしましょう
レッスンキーワード
- 計算, 計算機
- チューリング機械
- CPU, アセンブラ
- Brainf*ck
- 仮想マシン
- Fetch-Decode-Execute
- シングルボードマイコン
- Raspberry Pi Pico 2
- MicroPython
前提知識
Pythonを学んだことがあること(変数, if文, for文, リスト, 関数の定義)
教材
資料はレッスンのときにお渡しします。
Raspberry Pi Pico 2およびその他必要なパーツ類は別途ご購入をお願いします。
※必要なパーツの具体的なリストや推奨購入先は、お申し込み後に事前準備資料(0章)をお渡しします。
その他
- レッスンパックもご用意しております。
- 初めての方は「はじめましてレッスン」のご受講をお願いいたします。
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