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　アプリケーションの機能と構造を分けるためにメッセージを使って機能同士を連携させ自身で解決できない問題は演繹システムに助けを求めると理解しました。

　ではその演繹システムとは何か探検してみます。

https://www.ueda.info.waseda.ac.jp/AITEC_ICOT_ARCHIVES/ICOT/Museum/FinalReport/node5.html#SECTION03011000000000000000

　に「演繹オブジェクト指向」云々とあります。システム名がキホーテというのですが、ちょっとネーミングが気になります。

　プログラムから構造に関する部分を取り除く手法のようです。実際必要な機能とアプリケーションとしてまとめるための構造の部分が分離されていればなんと素晴らしいことでしょう。

　期待が膨らみます。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjsai/10/5/10_761/_article/-char/ja

動的継承演繹機構(Dynamic IDM : Inheritance Deduction Mecha-nism)
クラス間の継承関係を，演繹の結果に基づいて動的に変化させることができる

　オブジェクトはメッセージを受け取り対応するメソッドを実行する。

　メッセージに対応するメソッドがない場合はスーパークラスに対応するメソッドがないか探す。

　スーパークラスに対応するメソッドがない場合はさらに遡ってスーパークラスに対応するメソッドがないか探す。これをルートクラスまで繰り返す。

　ルートクラスまで遡っても見つからない場合は演繹システムにオブジェクトを送って対応するメソッドを探す。

　メソッドが見つかった時点でそのメソッドが実行されるが見つからない時は例外処理を行う。

　という流れで処理が進んでいくようです。メッセージを受け取ってその内容で処理を行うソフトウェアの仕組みはよくあります。

　スーパークラスを遡ってもメッセージを処理する仕組みもよくあります。

　アプリ内にメッセージに対応したメソッドがない場合は演繹システムにお願いする仕組みが特徴的ですね。

InA,B
OutA,B
RegisterA,B,C,D,E,F
ROM Page,Address Register,ROM
RAM Page,Address Register,RAM
Status Register
Command Register

　最初にALUを設計します。4to16のデコーダが一つで済むように16個の演算を切り替えて使います。
Pass
And
Nand
Or
Nor
Xor
Not
Adder
Subtract
Multiply
Division
Shift Left
Shift Right
Increment
Decrement
Comparator

　CPUを作るといっても個人のできる範囲でとなりますので再小規模で手作りします。現実的な方法としてロジックICで作ります。ネットで検索するとリレーやトランジスタで作っている人もいますが費用と手間を考えるととても真似できません。また、74LS181などのALUも使いません。命令の体系が一つのICに依存させると将来の制限に繋がるような気がするからです。

　CPUの中枢がALUという人もいますが個性が発揮されるのはやはり命令デコーダになります。命令デコーダの設計によってそのシステムの個性が決まります。

　部品数をなるべく減らしたいので出来る限り単純な命令デコーダを設計しようと思います。74LS154は4to16なのでこの範囲に収まるようにしていきます。

　最近、益々人工知能と名打ったものやことが増えてきました。当然ながらそれを支えるテクノロジー分野でも人工知能を生みながら自らへの応用も盛んに行われているでしょう。

　ならばソフトウェア開発も人工知能にお任せの時代がもうきているかもしれません。人類がソフトウェア開発から解放される日はいつなのでしょうか。

　人工知能でソフトウェア開発できるようになったらCPUごとに異なるソフトウェアを開発しなくても良くなると思います。アーキテクチャが異なればそれに合わせてソフトウェアを作らなくても良く、きっと多様なCPUが普及していくでしょう。

　そこで気が早いですが今から新しいCPUを作ってみます。人工知能でソフトウェア開発ができるようになる時代を見据えて新しい概念でできたら嬉しいです。

　タイトルに付けた8n-Bit Computerとは最小構成が8bitなのですが利用環境に合わせて16bitでも32bitでも64bitでも128bitでもそれ以上でも使えるコンピュータです。途中で頓挫するかもしれませんがチャレンジしてみます。

　前回の 0と1の列を8桁に揃えて16進数に置き換えてみました。そうするとマシン語と呼ばれているものになります。

出力：1000,0000 = 80
演算：0011,1000 = 38
入力：0111,1000 = 78

出力：1011,0000 = B0
演算：0000,1000 = 08
入力：0111,1000 = 78

　桁は減りましたがまだただの数字なので覚え難いです。一目見てわかるような文字列に置き換えてみます。

80:OUTR
38:PASS
78:IN
B0:OUTA
08:AND
78:IN
命令のようになったので処理の流れが読めるようになってきました。

OUTR	出力をレジスタにする
PASS	入力をそのまま出力する
IN	入力を外部入力とする
OUTA	出力をAとする
AND	AND演算する
IN	入力を外部入力とする

　実際にROMに書き込むときはOUTRを逆に1000,0000に戻せば良いです。人間でもわかる単語で命令を順に記述し、それを2進数に置き換え、0は電圧をLowに、1は電圧をHighにしてROMに書き込みます。これこそがソフトウェアですね。

　上図は最低限の機能を備えたコンピュータと思ってください。これでソフトウェアとは何かを考えてみます。

　左側にあるInの状態をRegisterに写してみます。Inは8本のラインでそれぞれがHighかLowになります。

　出力をRegisterにするためにはDemultiplexerCの出力がQ0になるようS0-2を000にします。

　演算は必要ないのでDeMultiplexerA，BとMultiplexerCの出力をQ7にするためS0-2を111にします。

　入力をInにするためにはMultiplexerAのI7がQに出てくるようにS 0-2を111にします。

　これで出力先、演算方法、入力元を選択できました。
出力：000
演算：111
入力：111
となります。

　出力、演算、入力に対する指示を切り替えているのはDemultiplexerEです。S0-1が
00：演算に対する命令
01：入力に対する命令
10：出力に対する命令
となります。

　従って命令の切り替えると命令を合わせると、
出力：10,000
演算：00,111
入力：01,111
となります。

　この要領でInとRegisterのAndをOutAに出力してみます。
出力：10,110
演算：00,001
入力：01,111,000
入力はAとBがあるので命令が長くなります。

　このように 0と1の列をROMに書き込んでおいて順番に実行していけば様々な演算ができます。どのような列がどのように動作するかは上図の有り様によって決定されます。CPUが変わればそれにあった 0と1の列ではないと動作しないことがよくわかりました。

　

　前回から更に拡張して、8ビットCPUを目指してみます。

入力
　Register, RAM Address Register, RAM Page Register, RAM, ROM Address Register, ROM Page Register, ROM, In

出力
　Register, RAM Address Register, RAM Page Register, RAM, ROM Address Register, ROM Page Register, Out A, Out B

演算
　Adder, And, Or, Nand, Nor, Xor, Not, Pass

　入力Aが8ライン、入力Bが8ライン、出力も8ライン、演算も8ラインの選択肢があります。

　ROMから読み出された8ビットの命令がDeMultiplexerを通してCommand Registerに保存されます。この保存された命令のビット列に従い各MultiplexerやDeMultiplexerのライン切り替えが行われてプログラムされた演算を繰り返します。

　だんだんCPUらしくなってきているようですが命令デコーダ部分が怪しげなのでもっと改良します。

　演算を選ぶだけではなくその入力や出力も選択できるようにしてみました。

　演算の入力は外部入力、レジスタ、プログラムレジスタ(カウンター)、アキュームレーターで、

　演算の出力は外部出力、レジスタ、プログラムレジスタ(カウンター)、アキュームレーターでそれぞれを選択して組み合わせできます。

　演算も4つの中から選択できます。演算の入力と演算の種類、出力先を組み合わせる手順はROMから読み出します。

　プログラムレジスタを書き換えれば実行する命令をジャンプすることもできます。ソフトウェアでいう分岐処理が可能になります。

　だいぶコンピュータらしくなってきました。

　論理演算の内一つをフリップフロップのレジスタにしてみました。そして入力を一つ減らし入力Aとレジスタの間で論理演算するようにします。そうすることで一つ前の動作がその次の動作につながっていきます。

S0	S1	動作
0	0	レジスタにAの値を保存する
0	1	レジスタの値とAのNANDをXに出力
1	0	レジスタの値とAのORをXに出力
1	1	レジスタの値とAのNORをXに出力