岩波講座 情報科学20 1982年発行
難しくてわかりません。出直します。
2021.05.24 最初は膨大な数式を見ておののいたのですが理解できたことがあったので記載します。
対象物の入力や出力信号をフーリエ変換してスペクトル解析し最小の線形モデルを推測し最適フィルターを使って予測を行いフィードバックにより制御する。
要約し過ぎましたがこのようなことを数学をもとに書かれていました。何事も数学上で完全になってから実際の物になっていくのですね。数学と工学の境がよくわかる本でした。
ニュース
https://en.m.wikipedia.org/wiki/List_of_7400-series_integrated_circuits
型番 | 品名 | 用途 |
---|---|---|
7400 | SN74S00N | 4-ch, 2-input NAND gates |
7404 | SN74HC04N | 6-ch, inverters |
7414 | 74HC14AP | 6-ch, inverters with Schmitt-Trigger inputs |
7474 | 74LS74N | Dual D-Type Positive-Edge-Trggered Flip-Flop with Preset and Clear |
7474 | SN74S74N | Dual D-Type Positive-Edge-Trggered Flip-Flop with Preset and Clear |
7475 | HD74LS75P | 4-Bit Bistable Latches |
7475 | M74LS75P | 4-Bit Bistable Latches |
7486 | SN7486N | 4-ch, 2-input, XOR (exclusive OR) gates |
74125 | 74HC125N | 4-ch, buffers with 3-state outputs |
74138 | 74LS138N | 3-Line To 8-Line Decoders/Demultiplexers |
74138 | 74LS138P | 3-LineTo 8-Line Decoders/Demultiplexers |
74138 | 74LS138PC | 3-LineTo 8-Line Decoders/Demultiplexers |
74139 | 74HC139P | Dual 2-LineTo 4-Line Decoders/Demultiplexers |
74153 | 74LS153N | Dual 4-Line To 1-Line Data Selectors/Multiplexers |
74163 | SN74163N | Synchronous 4-Bit Counter |
74164 | 74HC164N | 8-Bit Parallel-Out Serial Shift Registers |
74164 | MC74HC164N | 8-Bit Parallel-Out Serial Shift Registers |
74165 | 74HC165AP | 8-Bit Parallel-Load Shift Registers |
74175 | 74HC175AP | 4-Bit D-Type Flip-Flop with Reset |
74181 | SN74LS181N | Arithmetic Logic Unit |
75188 | SN75188N | Quadruple Line Driver |
75189 | SN75189N | Quadruple Line Receivers |
74193 | SN74LS193N | Synchronous 4-Bit Up/Down Counters (Dual Clock With Clear) |
74245 | 74LS245N | Octal Bus Transceivers With 3-State Outputs |
74245 | SN74LS245N | Octal Bus Transceivers With 3-State Outputs |
74249 | SN74LS249N | BCD-to-Seven Segment Decoders/Drivers (Open Collector) |
74259 | SN74HC259N | 8-Bit Addressable Latches |
74273 | 74LS273PC | Octal D-Type Flip-Flop With Clear |
74373 | 74LS373N | Octal D-Type Transparent Latches And Edge-Triggered Flip-Flops |
744066 | SN74HC4066N | 4-Ch Analog Switch |
744069 | TC4069UBP | Hex Inverter |
8212 | M5L8212P | 8-Bit Registered Bus Transceiver |
8216 | uPB8216C | 4-Bit Bus Driver/Transceivers |
ChatGPTに聞いてみた。
User
M74LS75Pは何ですか。
ChatGPT
M74LS75P は、シリーズ74LSのロジックICの1つで、プリセット可能な4ビットカウンタである。2つのパッケージタイプがあり、プラスチック製のPDIP(Plastic Dual In-line Package)とセラミック製のDIP(Dual In-line Package)がある。各パッケージには4つのフリップフロップがあり、直列に接続され、1つのクロックパルスでカウントアップすることができる。また、プリセット入力により、カウンタの初期値を設定することができる。M74LS75Pは、電子回路で頻繁に使用され、特にカウンタとタイマー回路でよく用いられる。
ChatGPTに聞いてみた。
User
SN74163Nは何ですか。
ChatGPT
SN74163Nは、4ビット同期アップカウンタICで、デジタル回路で使用されるタイプのICです。このICは、カウント方向を制御する入力端子、クロック入力端子、リセット入力端子などがあります。SN74163Nは、集積回路内に4つのフリップフロップを持ち、カウント値を保持することができます。カウント方向を制御することで、このICは、カウントアップ、カウントダウン、または同期リセット動作ができます。また、このICは、複数のカスケード接続にも対応しており、多ビットのカウンティング操作が可能です。SN74163Nは、デジタルカウンタやタイミング制御などのアプリケーションに使用されます。
ChatGPTに聞いてみた。
User
M5L8212Pは何ですか。
ChatGPT
M5L8212Pは、8ビットCMOSマイクロプロセッサの一種で、日本のメーカーである三菱電機が製造したものです。Z80プロセッサの互換品として設計されており、Z80と同様に広く使用されました。M5L8212Pは、周辺デバイスを制御するための一連のポートやタイマー、シリアル通信インターフェース、DMAコントローラ、メモリ管理回路などを備えています。1980年代に広く使用され、一部の古いコンピューターシステムで使用されていました。
User
マイクロプロセッサではないと思います。CPUの周辺ICだと思います。
ChatGPT
正解です。M5L8212Pは、8ビットデータバスを備えた2K x 8ビットの静的RAMです。CPUの周辺ICとして使用されます。また、M5L8212Pは、日立製品の一部であり、1980年代に人気がありました。
User
RAMというよりBUFFERSでは。
ChatGPT
確かに、M5L8212Pは、8ビットバッファICであり、RAMではありません。このICは、8つの入力と8つの出力があり、信号が入力から出力に転送されるときに信号を増幅する役割を持っています。つまり、信号の増幅器として機能するため、入力信号を増幅し、出力に向けて強めることができます。したがって、このICは、入力信号を増幅し、出力信号を制御するために使用されます。
User
改めてM5L8212Pは何か説明してください。
ChatGPT
M5L8212Pは、NEC(現在はルネサスエレクトロニクスに統合)が製造している8ビットバスインタフェース用トライステートバッファで、RAMやROM、I/Oポート、CPUなどを接続するバス回路において、バスの双方向性を制御するために使用されます。
M5L8212Pは、高速なデータ伝送を可能にするトライステート技術を採用しており、入力バッファ、出力バッファ、制御回路から構成されています。このICは、主に8ビットマイクロプロセッサシステムにおけるバス制御回路に使用されます。
M5L8212Pは、DIP(デュアルインラインパッケージ)やSOP(スモールオーダーインラインパッケージ)などのパッケージで提供され、広く普及しています。
User
先頭のMは三菱製を意味しています。
もう一度説明してください。
ChatGPT
おっしゃる通りです。M5L8212Pは、三菱電機(Mitsubishi Electric)が製造するCMOSロジックICの1つです。このICは、8ビットのバスを介してCPUと接続され、CPUからの制御信号に基づいて、データの読み取りや書き込みを実行するバッファ回路を備えています。M5L8212Pは、主に古い8ビットマイクロコントローラーやマイクロプロセッサの周辺回路として使用されていました。また、データ転送や信号増幅など、一般的なロジック回路での使用にも適しています。
ChatGPTに聞いてみた。
User
HD74LS75Pは何ですか。
ChatGPT
HD74LS75Pは、デュアルJ-Kフリップフロップ(Dual J-K Flip-Flop)を実装したTTL(Transistor-Transistor Logic)IC(Integrated Circuit)です。J-Kフリップフロップは、デジタル回路で使われる基本的な回路の1つであり、入力信号に応じて出力を切り替える機能を持っています。デュアルJ-Kフリップフロップは、2つの独立したJ-Kフリップフロップが1つのパッケージに実装されたものであり、データシートによれば、HD74LS75Pは、低消費電力・高速動作・TTL出力の特徴を持っています。
コンピュータの仕組みを演算の基本部品であるCPUにたどり着くまで説明してきましたが、ここで周辺の装置を見ていきます。
パソコンやスマホを完成形とした場合のCPU以外の重要な構成部品を大別すると
記憶装置
レジスタはCPUの内部に有る記憶回路でしたが容量が少ないので外部の記憶装置を使います。RAMは通電していないと記憶が失われ、ROMは電源が切れても記憶し続けます。
マイクロコントローラ呼ばれる場合は一つのLSIの中にCPUに必要な回路とROMやRAMが入っています。一つの部品で一通りの仕事ができるように作られました。誕生はマイクロプロセッサとほぼ同時期です。
RAMやROMもそれぞれたくさんの種類があります。これらはみな半導体なのでICやLSIの形状をしています。他に円盤やテープ状のものに情報を記憶させる方法があります。機械的な動作があるのでコンピュータと筐体を分けてケーブルなどで接続します。
純然たる記憶装置ではありませんが利用している側から見るとクラウドも記憶装置として分類してもいいと思います。物理的にはクラウド自身先にあげた半導体やディスクで構成され、クラウドシステムに組み込まれています。ネットワークがここまで自然にあるようなインフラとなって皆が無意識のうちに利用している時代になったならばクラウドも記憶装置の一つと思えます。自分で用意する物理的な記憶装置よりも安全かもしれません。
入力装置
コンピュータ以外から情報を取り込むときは入力装置を経由してCPUで扱える情報に変換します。人間が入力する場合はキーボードのようなボタン類、マウスやタッチスクリーンのように値が連続的に変化する情報などがあります。マイクやカメラも入力装置です。
何かの量や状態を2進数に定義できればコンピュータに入力できます。逆に言えば2進数に定義できないものや事象はコンピュータに入力できないことになります。人知がまだ到達していないことは入力が出来ないのです。
出力装置
何に対して出力するかで大きく分かれます。人間に対して出力するにはデジタル信号を人間が認識できるようにします。
目で認識させる方法としてデジタル信号に応じて光の明滅させます。ディスプレイと呼ばれる装置はこの原理を利用しています。光の明滅を様々組み合わせて文字を出したり、色をつけたりします。
耳で認識させる方法はデジタル信号に応じて音の強弱や周波数を変えます。音楽をダウンロードして聴いたり地デジテレビから聞こえてくる音声は全てデジタル情報です。
触覚、味覚、嗅覚を利用した出力装置は一般的に普及していませんが未来にはそれを応用した出力装置が出てくるかもしれません。
人間以外でデジタル信号を受け取れる相手への出力であればそのまま渡すことができます。この時情報の劣化がおきません。
人間以外でデジタル信号を受け取れない相手への出力は受け取れるような形に変換します。大概何かしらの物理量に変換するのですがこの時信号の劣化がおきます。
Computerがナゼ動くかの説明を電気が作られるところから始めてCPUの説明まで続けてきました。ここで少しまとめておきます。
スイッチング素子で基本論理ゲートを作ることができます。
基本論理ゲートを組み合わせて色々な機能を持つ論理回路を作ることができます。
論理回路を並べて使用すれば複数ビットに対して操作することができるようになり、一つのICに組み込めば容易に多ビットの演算回路を作ることができます。
それぞれ単機能だったICに役割を与えて組み合わせ一つのLSIにすればCPUが完成します。
CPUに周辺機器を付け加えるとコンピュータになります。