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GPIOとは GPIOポートは、General Purpose Input/Ouputの略で、いくつかのI/O(Input/Output)ピンの集まりです。GPIOポートはその名前の通り、設定により入力として扱うことも出力として扱うことも可能です。以下の図のGPIOポートAは16本のIOピンの集まりで...

SPI(Serial Peripheral Interface)とは SPIは、Serial Peripheral Interfaceの略でマイコンとその周辺機器（ペリフェラル）の間でよく使用される通信プロトコルの一つです。１つのマスターと１つのスレーブ、あるいは複数のスレーブとの間を通信するための...

フォン・ノイマン型アーキテクチャ 構成 フォン・ノイマン型のアーキテクチャでは、単一のメモリに命令とデータを保存する方式です。現在のコンピュータは基本的にはノイマン型のアーキテクチャを採用しています。プログラム内蔵方式と呼ばれたりもします...

一般的なCPUでは、メモリをバイト単位で扱うことができます。そのため、メモリのアドレスはバイト単位で割り振られています。バイト単位でメモリに割り当てている限り、CPUによる1バイト単位のアクセスは問題ありません。 2バイト以上のデータをメモリに置...

z変換の定義 連続時間システムでは、通常ラプラス変換を用いてシステムの解析および設計を行います。z変換はラプラス変換の離散時間版です。信号\(x[n]\)に対するz変換は次式で定義されます。 $$X[z] = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n] z^{-n}\tag{1}$$ 因...

本記事では、整数演算の加減算機構について解説します。以前の記事で、加算器の構成について解説しました。この加算器を利用して、コンピュータは加減算を実行するために構成されているのかを解説します。 整数演算の加減算機構 2の補数を利用した整数の表...

論理回路はブール代数の理論をベースとしています。本記事では、ブール代数の公理を紹介します。 ブール代数の公理 単位元 $$X + 1 = 1$$ $$X + 0 = X$$ $$X\cdot 1 = X$$ $$X \cdot 0 = 0$$ 冪等性 $$X + X = X$$ $$X \cdot X = X$$ 交換律 $$X + Y = Y +...

以前、1ビット同士の加算を実現する全加算器を解説しました。この1ビットの全加算器を桁数分だけ並べることで、複数ビットの加算を行うことができます。この方式で複数ビットの加算器としたものを桁上げ伝播加算器（CRA: Carry Ripple Adder）といいます。...

論理回路で加算を実現するのが加算回路です。加算回路は組み合わせ回路なので、組み合わせ回路の設計で導出できます。 半加算器（Half Adder） まず、簡単のため1桁同士の加算を考えます。加算はS = A+Bという2の入力と1つの出力から構成されます。ここで...

コンピュータ内部では、あらゆる情報がビット列（２進数）で表現されます。今回は、整数について２進数でどのように表現されるのかを解説します。 正の整数の表現 正の整数は通常の２進数で表現されます。一般的に使用するビット数は8ビット、32ビットなど...