ALUとデータパス I(加算器の設計)
10 問半加算器から全加算器・リップルキャリー加算器へと組み上げる過程、桁上げがさざ波のように伝わる仕組み、そして桁上げ先読み(CLA)で遅延を削る工夫まで、二進の足し算が回路でどう作られるかを学びます。
ALUとデータパス II(補数と減算のハードウェア)
10 問2の補数で減算を「Bの反転+キャリーイン1」の加算に統一する仕組み、符号付きオーバーフローと符号なし桁あふれの検出条件の違いなど、1つの加算器で加減算をこなす原理を学びます。
ALUとデータパス III(マルチプレクサとシフタ)
10 問マルチプレクサ(MUX)で複数の演算結果から1つを選ぶ仕組み、論理シフトと算術シフトの違い、バレルシフタやデコーダ、ALUの制御信号など、演算を「選ぶ」「ずらす」回路を学びます。
ALUとデータパス IV(乗算と除算の回路)
10 問シフトと加算を繰り返す乗算、部分積、ブースの符号化の考え方、反復による除算、そして「なぜ乗算は加算より遅延が大きいのか」まで、乗除算の回路のしくみを学びます。
ALUとデータパス V(順序回路と有限状態機械)
10 問ラッチとフリップフロップの違い、D/SR/JK-FF、セットアップ時間とホールド時間、カウンタ、そしてムーア型・ミーリ型の有限状態機械(FSM)まで、「状態を覚える」順序回路の基礎を学びます。
ALUとデータパス VI(データパスと制御の統合)
10 問レジスタファイル、単一サイクルのデータパス、制御信号の生成、そして1つの命令がデータパスをどう流れていくか(レジスタ転送レベル)まで、演算器と制御が統合されてCPUになる様子を学びます。