「プログラマーのための CPU 入門」を読みました
本書の構成 第1章。「ふむふむ、このレベルから説明してくれるのか」 第２章の途中からギアアップしてきて、「スーパースカラ+スーパーパイプライン化」で現代のCPUの規模感のようなものを思い知ることになります。順調にCPUの中を流れる命令列はまるでナイアガラの滝のよう。 でもちょっとしたことでその流れは止まってしまい、そのペナルティの大きさを実感することになります。 第3章から第8章で、CPUの処理の流れを止めるさまざまな要因が語られていきます。 第9章は「マルチプロセッサ」。一段と複雑になる要因ですが、現代のCPUでは外せないもの。 第10章から第12章で、共有メモリ型マルチプロセッサでのマルチスレッドをするときの注意点が語られていきます。 第13章がまとめ。それ以降は付録です。 私としては第9章の「マルチプロセッサ」以降が非常に勉強になりました。ぼんやりとしかわかってなかったことがこれでク
『リンカー moldをいろんなターゲットに移植した話』を視聴してCPUやpsABIの世界を覗き見してみた #kernelvm
Kernel/VM探検隊online part6 で Rui Ueyama 氏による『リンカー moldをいろんなターゲットに移植した話』のセッションを視聴し、普段は接点のないCPUやpsABIといった低レイヤーの世界を覗き見したので、メモを残しておきます。 動画 発表スライド Ruiさんは、LLVMのリンカlldの作者でもあり、過去には同勉強会のPart 2でもリンカについて発表されています。 超高速リンカmold 1/2 - ログミーTech 超高速リンカmold 2/2 - ログミーTech 今回も、前日に発表が決まったとはとても思えない、非常に濃い発表でした。 本テーマは筆者の普段の業務と大きく異なります。間違いなどがあればコメントで指摘していただけると助かります。 以下の様なキーワードが頻出します。 リンカ psABI ELF QEMU ISA RISC/CISC エンディアン
第8回 RISC-Vブームが加速する中国、すでに10億個以上のチップを出荷 | gihyo.jp
コンピュータが実行できる命令をまとめたISA（Instruction Set Architecture：命令セットアーキテクチャ）のシェアは、コンピュータチップを製造するうえで重要です。Windowsコンピュータや多くのサーバで利用されているX86 ISAと、スマートフォンやAppleのコンピュータなどで採用されているArm ISAが長らく人気を二分していましたが、オープンソースのISAであるRISC-Vが近年、大きな注目を集めています。 安価なTWSイヤホンなどで実用が進むRISC-V 先日、私は友人たちと「分解のススメ」というイベントで、いくつかのTWSマイコンを分解しましたが、多くのSoCでRISC-Vの活用が見られました。 #分解のススメ 第14回アーカイブ ニセAirPods、おもちゃ分解、Oculus分解、TWSイヤホン分解からRISC-Vの活用や、中国半導体産業の深みを知る
AWSは今や半導体メーカー、サーバーを「メインフレーム化」させた驚きの開発史
米Amazon Web Services（アマゾン・ウェブ・サービス、AWS）は、クラウドで使用する数百万台以上のサーバーハードウエアをすべて自社で開発・製造してきた。そのハードの中身が近年、市販のPCサーバーとは大きく異なり、メインフレームに近い構成になっていた事実が明らかになった。 AWSのサーバーが「IBMメインフレーム互換」になったわけではない。AWSは2012年、AWS専用サーバーハードの内部に、CPUとは別にI/Oやサービス管理を担う専用プロセッサーを自社で開発して搭載する方針を決断した。そうした専用プロセッサーを使う手法は、メインフレームを参考にしたものだったと、AWS幹部が2022年8月にオンライン講演で明らかにしたのだ。 その幹部とはAWSのJames Hamilton（ジェームス・ハミルトン）シニア・バイス・プレジデント（SVP）だ。ハミルトン氏はこれまでも、自社イベン
「x86より60％電力性能比が高い」、クアルコムがPC用新半導体
米Qualcomm Technologies（クアルコムテクノロジーズ）は2021年11月30日から12月1日（米国時間）開催の同社イベント「Snapdragon Tech Summit 2021」において、5G（第5世代移動通信システム）に対応したパソコン（PC）向け新半導体製品を2つ発表した。1つは、薄型ノートパソコン（PC）やファンレス型ノートPCのハイエンド品に向けたプラットフォーム「Snapdragon 8cx Gen 3」。もう1つは、普及価格帯のWindows PCや「Chromebook」に向けた「Snapdragon 7c+ Gen 3」である。いずれも、5Gによる常時接続性のほか、画像認識や音声認識をはじめとするAI機能を強化した点などを特徴にうたう。加えて、同イベントには米Microsoft（マイクロソフト）の関係者が映像で登壇。クアルコムにとって、PC向け半導体製品
ブレッドボード上でCPUを1から作ってみた話 - Qiita
0-1. はじめに 少し前に「自作エミュレータで学ぶx86アーキテクチャ」という本を元に、Linux上でx86エミュレータを自作しました。（詳しくはこちらの記事をどうぞ） で、「CPUが内部でどんなことをしているのか？」というイメージをざっくり掴むことはできたのですが、 『そもそもCPUはどうして命令を実行できるのか？』 といった根本的な疑問は依然解決しないままの状態で、頭の中が逆にモヤモヤするという結果になってしまいました。。 そのため、x86エミュレータの記事にも書いたのですが 「時間ができたら次はハードウェア的な部分のエミュレートにも挑戦してみたいなぁ」 と思っていたわけなのですが、最近ようやくその願いが叶いなんとか「CPUそのものの自作」（といってもブレッドボード上でですが..）までこぎつけましたので、作業中に気づいたことや苦労したことなどを軽くメモしていこうと思います。 また私自
VHDLによるCPUの設計(1)
本章では，C言語を用いて「 CPUシミュレータ 」を制作します． CPUやアセンブリ言語に習熟している場合は，本章を読み飛ばし第２章に進んでも結構です． しかし，アセンブリ言語を用いたプログラミングや，その開発環境（クロスアセンブラ）に関連する内容が 含まれており，オリジナルプロセッサのアセンブリ言語を開発する際のデバッグツールとしても活用できます． プログラミング作業やそのデバッグに，かなりの時間や労力を要するかもしれませんが， これらの作業を通して，CPUの基本的な構成や動作が，具体的にイメージできるようになり， 目的地にいち早く到達することができるでしょう． 「 コンピュータアーキテクチャ 」の復習にもなりますので，しっかり学習して下さい． ２． 設計手法について 比較的単純なプロセッサの設計手法は，ハードウェア記述言語（HDL）関連の書籍で数多く紹介されています． また，具体的な設
CPUエミュレータをRustで自作する - Don't Repeat Yourself
この記事は Rust Advent Calendar 2020 ならびに CyberAgent Developers Advent Calendar 25日目の記事です。 今年のはじめの頃になりますが、『CPUの創り方』という本に載っている TD4 という CPU を実装してみました。TD4 は「とりあえず動作するだけの4bit CPU」の略です。この本に載っている CPU エミュレータを実際に実装してみました。ただし、本書には GUI が載っていましたが、それは省略しました。 CPUの創りかた 作者:渡波 郁発売日: 2003/10/01メディア: 単行本（ソフトカバー） 「最近話題の RISC-V などの CPU エミュレータを作ってみたいものの、いきなり作るにはハードルが高い。何か簡単なもので素振りをして CPU の動作の仕組みをまずは知りたい」という方にはかなりオススメできる教材だ
マイクロソフト、半導体を自社設計へ サーバーやＰＣに＝関係筋
米マイクロソフトが、クラウドサービス向けのサーバーとパソコンの「サーフェス」に、自社で設計・開発したＣＰＵ（中央演算処理装置）を搭載する計画を進めていることが分かった。写真はニューヨークで２０１５年に撮影（２０２０年 ロイター/Mike Segar） ［１８日 ロイター］ - 米マイクロソフトが、クラウドサービス向けのサーバーとパソコンの「サーフェス」に、自社で設計・開発したＣＰＵ（中央演算処理装置）を搭載する計画を進めていることが分かった。事情に詳しい関係者が明らかにした。
2で割ることと3で割ること - Qiita
この記事でお題にするのはCPUレジスタ上の整数除算です。以下、単に除算とも書きます。 除算は非常に高コストな演算なため、コンパイラは最適化によって、できるだけ整数除算を別の計算に置き換えようとします。 最適化ができる場合の一つとして、割る数が定数である場合があります。頭のいいコンパイラは、除算を乗算とビットシフト等を駆使した演算に置き換えます。この記事では、そういった最適化の背景にある理屈を部分的に解説します。 計算機環境としてはモダンなx86 CPUを仮定します。したがってレジスタは32/64ビットであり、負数は2の補数表現になっています。ある程度は他の命令セットでも通用する話になっているかもしれません。 そもそも整数の除算とは プログラミングにおける整数の除算の定義について確認します。整数$n$を整数$d$で割るとき $$ n = q \times d + r $$ が成り立つように除
Apple M1のサポートする命令など - Qiita
1. Intel 64 CPU互換レイヤー「Rosetta 2」でサポートする命令等 Intelが出している MacCPUID と言うユーティリティはIntel Macに採用されているCPUの機能などを調べるユーティリティであるが、Rosetta環境で使用すると、ソフト側から見た仮想Intel64ハードウェアの機能を調べることができる。 https://software.intel.com/content/www/us/en/develop/download/download-maccpuid.html これが実行したところであるが、ベンダーストリングこそ "VirtualApple" となっているものの、CPUはWestmere世代のプロセッサ互換として認識されている。 また、CPUの機能はWestmere世代の第1世代(32nm版)Core i*シリーズと同等である。 AESやPCLM
ArmにあるというJavaScript専用命令とは何か、あるいは浮動小数点数を整数に変換する方法について - Qiita
元の値の絶対値が大きすぎる場合や、無限大、NaNの場合は、 6.3.1.4: 表現できない場合はundefined behavior。 Annex F.4: 表現できない場合はinvalid例外が発生して、値はunspecified。 とされています。 これ以外の浮動小数点数→整数型の変換方法には (l)lrint や (l)lround 関数などがあります。 Java 基本的に0方向への丸め（切り捨て）で計算されますが、コーナーケースについても言語仕様で定めています。 NaN：0を返す 結果が表現できないもしくは無限大の場合：符号に応じて最大値または最小値が返る。 参照： 5.1.3. Narrowing Primitive Conversion - Chapter 5. Conversions and Contexts JavaScript JavaScriptではビット演算やいくつか
「強いメモリモデル」と「弱いメモリモデル」 - yamasaのネタ帳
Apple M1についての面白い記事を見かけて、久しぶりにメモリモデル屋(?)の血が騒いだのでブログを書く。 note.com 強いメモリモデル 現代のCPUアーキテクチャでは、x86(64bit, 32bitどちらも)が「強いメモリモデル」を採用しており、それ以外のメジャーなCPUが「弱いメモリモデル」を採用している。この「強いメモリモデル」「弱いメモリモデル」について、まずおさらいしておこう。 以下のように、2つの変数a, bに対して異なるCPUコアが同時にアクセスしたとする。 int a = 0; int b = 0; CPU1: a = 1; b = 1; CPU2: int r1 = b; int r2 = a; (上記はC言語に似た疑似コードを用いているが、実際は機械語命令になっていると考えてほしい。つまり、CPU1は変数a, bの示すメモリアドレスに対するストア命令を実行して
2020年11月20日号 Meltdown/Spectre/Foreshadowの後の世界・“PLATYPUS” | gihyo.jp
Ubuntu Weekly Topics 2020年11月20日号Meltdown/Spectre/Foreshadowの後の世界・“PLATYPUS” Meltdown/Spectre/Foreshadowの後の世界・“PLATYPUS” ほぼ定番になった感のある[1]、プロセッサ関連の新しい脆弱性が公開されました。“PLATYPUS”（Power Leakage Attacks: Targeting Your Protected User Secrets）攻撃と名付けられたこの手法は、「システム上で行われている計算の内容」を推定できます。これまでの脆弱性とはややアプローチが異なるものの、「CPU上の秘匿されるべき領域を推定できる」という特性は同じです。 原理としては、「最近のCPUにはきわめて精密な消費電力を報告するインターフェースが準備されている。たとえばIntelのRA
「ARM」という単語の意味を啓蒙する記事 - Zopfcode Essay
同じARMだからといってポン付けでは動かんぞ定期 / 他6件のコメント https://t.co/ZW4ffdQP88 “「M1搭載MacでArm版Windows 10は動作可能。すべてマイクロソフト次第」アップル幹部が語る - Engadget 日本版” (23 users) https://t.co/aia65JYL5V— Takumi Sueda (@puhitaku) 2020年11月21日 追記: いろいろあって面白かったので、頂いたコメントの返信を末尾に追記しました 追記2: Engadget 日本版が閉鎖するため、上記記事「M1搭載MacでArm版Windows 10は動作可能。すべてマイクロソフト次第」アップル幹部が語るの魚拓を貼っておきます megalodon.jp 昨今の買収劇に始まり、というかそれ以前から、ARM (Arm) という固有名詞はコンピューターを語る上では
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VHDLによるCPUの設計(2)
Arm、10年ぶりの新アーキテクチャ「Armv9」。富岳のSVE改良版やコンフィデンシャルコンピューティング機能追加
GitHub - w3c/compute-pressure: A web API proposal that provides information about available compute capacity
NandGame - Build a computer from scratch.