コンピュータの５機能
中学生の子供のために、マイコンを触ってみる羽目になった
哲さんは、土曜日の午後になると、愛犬ロボを連れて、啓二
さんの仕事部屋にやってきました。どんなことが始まるのか。
哲 ：こんちは。愛犬連れてやってきたぞ。
啓二：おう、入れよ。
哲 ：女房には、ロボの散歩と言って、１時間ぬけて来た。
啓二：１時間か、少ないなあ。
哲 ：家事を手伝えと言われたところを、やっと抜けてきたんだぞ。
啓二：はやく、マイコンをマスターして、家事手伝いロボットを作ろうか。
哲 ：やっぱ、家事手伝いは、若い女性じゃなくちゃ。
啓二：そんなこというから、奥さんが怒るんだぞ。
哲 ：ハハハ、で最初の講義・実習は何だ。
啓二：コンピュータの５機能を答えてみろよ。
哲 ：お前、馬鹿にしているのか。
啓二：そうじゃないよ。
親父として、子供に威厳を保てるかを試してやっているんだ。
哲 ：入力、出力、演算、制御、記憶だよ。
啓二：よし、それじゃ、その５機能を英語で。
哲 ：Input、Output、Compute、Control、Memoryだよ。
啓二：フムフム、いいじゃないか。
哲 ：で、これが、ワンチップマイコンとどう関係するんだ。
啓二：ワンチップマイコンは、この５機能を全部ひとつのチップ
に入れてあるんだ。
哲 ：ワンチップって、そういうことなのか。
啓二：そう。で、ワンチップであるが故に、制約が出てくる。
哲 ：どんな制約なんだ。
啓二：Windowsマシンで、アプリケーションプログラムが、メモリ不足で
動かないとなったら、どうする。
哲 ：そんなの簡単。メモリを買って来て、実装するさ。
啓二：ワンチップマイコンの場合、大抵はメモリを増設できない。
外部に外付けできることもあるが、原則として増設できない
と考えた方がよい。
哲 ：結構不便なんだな。
啓二：そう。Windowsマシンで楽している奴等には、わからないだろうが、
プログラムもデータも定まったメモリの中に入るようにしなければ
ならない。
そのため、マイコンにやらせる機能をしっかり押さえて、メモリ
オーバーにならないようにする。
哲 ：システム設計をきっちりしないとならないんだなあ。
啓二：そう言うこと。で、次の質問だ。Windowsマシンで、動作が鈍いと
思ったらどうしているのかな。
哲 ：大抵のマシンならば１．２ＧＨｚ程度で動いているから、あまり
感じないが少し前までならば、クロックを速くするために、ボード
ごと交換してクロックアップしたなあ。
啓二：いい環境で仕事をしているなあ。それで、残業を減らしているのは、
羨ましい。
哲 ：何だよ。妙に絡むじゃないか。クロックアップとワンチップマイコン
にどういう関係があるんだよ。
啓二：まず、ワンチップマイコンは、制御分野では高速でも３０ＭＨｚ
程度なんだ。
そして、使われる分野によっては、高速を要求されているにも
関わらずに４ＭＨｚ程度にすることもある。
哲 ：何故そんなことするのかな。自分が苦しむだけじゃないか。
速いクロックで、楽すればいいじゃない。
啓二：この、地球温暖化増長者が。お前たちが、そんなことだから日本
の電力需要が増加して、二酸化炭素排出量が増える原因になるんだぞ。
ワンチップマイコンの適用分野は、電源の制約が厳しいことが多くて、
高速なクロックを利用すると、電力消費が激しくて使い物にならないし、
製品寿命を短くする原因になるんだ。
また、電池駆動を要求されたなら、連続使用時間と機能を秤にかけて、
クロックの周波数を落としたりする。
哲 ：ワンチップマイコンを利用する設計者って、そこまで考えているのか。
啓二：当然。ワンチップマイコンを利用する技術者は、Windowsに関わる技術者
と比べて、１ケタ上の実力を要求されるのさ。それにハードウエアの知識
がないと手も足もでない分野もある。
哲 ：ハードウエアって難しいのか。
啓二：ハードウエアそのものよりも、適用できる技術を、金と時間と能力を
バランスさせて開発させなければならないことが難しい。
哲 ：で、コンピュータの５機能が、それとどういう関係なんだよ。
啓二：５機能のうち、どこで何を担当させられるかを、マイコンごとに見極
めないと仕事にならないのさ。これから、段々教授していくけれどね。
哲 ：コンピュータの５機能をもったワンチップマイコンって、どんなのが
あるんだ。
啓二：国内外で２０種類以上あるよ。でも、日本国内では、簡単に入手できる
のは、ルネサスのH8/300、R8C/Tiny、M16C/Tiny、NECエレクトロニクスの
７８ｋシリーズ、マイクロチップのPIC、ATMELのAVRなんかだろうなあ。
哲 ：で、お前が薦めるワンチップマイコンはどれなんだよ。
啓二：どれでもいいんだが、NECエレクトロニクスの７８ｋシリーズかな。
哲 ：何故、７８ｋシリーズを薦めるのかな。
啓二：開発環境が評価版ならばＷｅｂからダウンロードできるし、マニュアル
その他も日本語で、フラッシュをつかっているために、１０００回程度
プログラムを書きかえられる。それと、Ｚ８０のプログラミングモデル
に似ているところから。
哲 ：ふーん、そうなんだ。
啓二：今日は、これまでにしておこう。あまりたくさんやると、消化不良になる。
マイコンを扱うときは、コンピュータの５機能を、３機能に集約して考える
こともある。
哲 ：３機能って、どう集約するんだ。
啓二：さっき、Input、Output、Compute、Control、Memoryって答えたよな。
哲 ：うん。
啓二：InputとOutputでＩ／Ｏ（アイオー）、ComputeとControlでＣＰＵ
（シーピーユー）、Memoryはそのままメモリ。
哲 ：なんで、そうやって集約するんだろう。
啓二：それは来週の話としよう。お疲れさん。