ＲＩＳＣーＶとＣｈｉｓｅｌで学ぶはじめてのＣＰＵ自作

オープンソース命令セットによるカスタムＣＰＵ実装への第一歩

技術評論社
西山悠太朗　井田健太　

• 価格: 3,520円（本体3,200円＋税）
• 発行年月: 2021年09月
• 判型: Ｂ５
• ISBN: 9784297123055

内容情報

[BOOKデータベースより]

本書では、ＵＣバークレーで開発されたオープンソースの命令セット（ＩＳＡ）「ＲＩＳＣ‐Ｖ」を用いて、ＣＰＵの作り方を解説します。コンピュータ・アーキテクチャ、ハードウェアに関する知識があまりない方にも理解できるように、基礎からわかりやすく学ぶ構成となっています。ＣＰＵとコンピュータ・アーキテクチャのしくみを解説したうえで、基本整数命令の実装から、ＣＰＵの高速化で活躍するパイプラインの実装、スーパーコンピュータでも活躍するベクトル拡張命令（ＳＩＭＤ）、さらに汎用ＣＰＵでは負荷の高い処理をより高速に実行するためにＣＰＵへ追加可能なカスタム命令の実装までを行います。ＣＰＵ設計に用いる基本言語としては、Ｖｅｌｉｌｏｇを抽象化したＨＤＬ（ハードウェア記述言語）であるＣｈｉｓｅｌを利用しています。ＣＰＵの自作範囲に関して、手順が煩雑なＦＰＧＡでの動作確認は行わず、ソフトウェア上でのエミュレーションをゴールとしているので、ソフトウェアエンジニアの方にも取っ付きやすいものとなっています。巻末には、昨今ＲＩＳＣ‐Ｖが注目されている理由を整理するため、ＲＩＳＣ‐Ｖのもたらす価値についてまとめています。

第１部　ＣＰＵ自作のための基礎知識（ＣＰＵとは何か；コンピュータ・アーキテクチャ　ほか）
第２部　簡単なＣＰＵの実装（環境構築；命令フェッチの実装　ほか）
第３部　パイプラインの実装（パイプラインとは；パイプラインレジスタの実装　ほか）
第４部　ベクトル拡張命令の実装（ベクトル命令とは；ＶＳＥＴＶＬＩ命令の実装　ほか）
第５部　カスタム命令の実装（カスタム命令の意義；ポピュレーションカウント命令の実装　ほか）

[日販商品データベースより]

本書では、UCバークレーで開発されたオープンソースの命令セット（ISA）「RISC-V」を用いて、CPUの作り方を解説します。コンピュータアーキテクチャ、ハードウェアに関する知識があまりない方にも理解できるように基礎からわかりやすく学んでいきます。CPUとコンピュータアーキテクチャのしくみを解説したうえで、基本整数命令の実装から、CPUの高速化で活躍するパイプラインの実装、スーパーコンピューターでも活躍するベクトル拡張命令(SIMD)、さらに、汎用CPUでは負荷の高い処理をより高速に実行するためにCPUへ追加可能なカスタム命令の実装までを行います。CPU設計に用いる基本言語としては、Velilogを抽象化したHDL（ハードウェア記述言語）であるChiselを利用しています。
CPUの自作範囲に関して、手順が煩雑なFPGAでの動作確認は行わず、ソフトウェア上でエミュレーションをゴールとしているので、ソフトウェアエンジニアの方にも取っ付きやすいものとなっています。
巻末には、昨今RISC-Vが注目されている理由を整理するため、RISC-Vのもたらす価値についてまとめています。