ゲームでコンピューターの仕組みを学ぶ～Human Resource Machine～

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ゲームでコンピューターの仕組みを学ぶ～ Human Resource Machine ～白栁隆司

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自己紹介エンジニアカウンセラー　白栁隆司 Youtubeに平日ほぼ毎日動画投稿中！ #ほぼ日ITエンジニアニュース @IT 自分戦略研究所エンジニアライフにて「コレがワタシの生きる様」連載中（木曜日）４つのことを、ITエンジニアに勧めてます 1. 傾聴によるコミュニケーション 2. メンタルヘルス（セルフケア） 3. セルフマネジメント 4. 日々の生活の中からエンジニアリングを学ぶ

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はじめにこの動画はMiraitoDesign社がYoutubeチャンネルで公開している「現役エンジニアが最近話題のプログラミングのゲームやってみた」シリーズの動画にインスパイアを受けて作成しました。 https://www.youtube.com/c/MiraitoDesignInc

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知りたい、でもハードルが高い！ CPUの仕組みやメモリの動きを知りたい人は多いこれらを机上で教えるのは大変！！（経験談） ● 「メモリ空間」のイメージが難しい ● 「アセンブラ」？よくわからん！ ● レジスタ？アーム？メモリと違うの？？ etc...

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実践で覚えればいいじゃないアセンブラ（CASLⅡ）Webシュミレーター https://www.chiba-fjb.ac.jp/fjb_labo/casl/index.html

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実践で覚えればいいじゃない Paiza（C言語） ※C言語ならオンラインコーディング環境は沢山ある。 https://paiza.jp/

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実践で覚えればいいじゃないアセンブラやC言語をやればいいけれど... やっぱりハードルが高い ● フルスペックなので機能が多い（全部入り） ● メモリ破壊ですぐ動かなくなる ● 低級言語過ぎて人間はわからん etc...

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ゲームで覚えればいいじゃない Human Resource Machine ©Tomorrow Corporation ・STEAM ・WiiU ・iOS ・Android ・Nintendo Switch ※Swith版は解説付き

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何故 Human Resoce Machine なのか？ 1. 基本的なCPUとメモリの仕組みを再現 2. 限定された機能 3. 【一人称】の的確さ 4. いろんなハードで手軽に遊べる 5. 最終的にはアルゴリズムゲームになる

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1. 基本的なCPUとメモリの仕組みを再現 ● 画面のそれぞれが、CPUやメモリに相当（次画面） ● 命令の少なさもCUP準拠（泣） ○ バリバリの低級言語仕様 ● メモリ領域やコードにラベルを書ける辺りがちょっと高級言語！

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1. 基本的なCPUとメモリの仕組みを再現レジスタ【標準入力】【メモリー（アドレス）】（外部・主記憶装置）【演算装置（プロセッサー）】＋【レジスター】 ※レジスタは内部の一時記憶領域【標準出力】

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【標準入力】【標準出力】【メモリー（アドレス）】（外部・主記憶装置）【使用可能命令】（低級言語）

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【実行メモリー（アドレス）】【メモリー（アドレス）】（外部・主記憶装置）【演算装置（プロセッサー）】 ※人が持ってる部分が【レジスター】（アキュムレーターのみ）

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2. 限定された機能 ● シンプル of シンプル ○ 必要なものは揃ってる ● 実行に必要なものが沢山 ○ 実行、ステップ実行、コード領域（３面）ラベル、アンドゥ、コピー＆ペースト etc...

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3. 【一人称】の的確さ ● 【人】が中心 ○ inbox ：人に入力 ○ outbox : 人から出力 ○ copyfrom : 人に指定メモリの情報を複写 ○ copyto : 人から指定メモリへ情報を複写

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3. 【一人称】の的確さ ● 【CPU】が中心 ○ inbox ： CPUに入力 ○ outbox : CPUから出力 ○ copyfrom : CPUに指定メモリの情報を複写 ○ copyto : CPUから指定メモリへ情報を複写

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4. いろんなハードで遊べる ● PlayStation系、Xbox系以外のハードなら遊べる？　　　　　　　　　　　　　　（Wikipedia調べ） ● オススメはNintendoSwitch版 ○ 各問題の解説ペーパーが付いてくるらしい ● Steam版＋ネットの攻略記事でいいかも？

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5. 最終的にはアルゴリズムゲームになる ● 「アルゴリズムゲーム」だと感じられたら、 CPUとメモリの仕組みが理解できてると思っていい ● 加減乗除に総和、素因数分解等、基本的なアルゴリズムは課題として用意されている ● 最小ステップ、最短ステップというゲーム性

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おまけ. 足りないと感じたところ ● 比較処理の中に同値比較がない ○ ゼロ比較、マイナス比較は現実的な実装 ● ビット演算系の実装がない ○ ビット演算やシフト演算がない ○ それを利用して解く課題がない為だろう

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おまけ2. ゼロ比較とマイナス比較の仕組みビット演算で、とてもシンプルに実装できる前提：2進数での数字表現の仕組み　　2の乗数の組み合わせと符号での管理　　

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おまけ2. ゼロ比較とマイナス比較の仕組み ◇ ゼロ比較の仕組み　　この演算結果が「ゼロ」なら【真】とする

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おまけ2. ゼロ比較とマイナス比較の仕組み ◇ マイナス比較の仕組み　符号だけを取りだして「0/1」の判断ができる

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まとめ ● Human Resource Machine は良いゲーム ○ CPUとメモリの機能を程よく再現している ○ 理解の目安も立てやすい ● 続編？の7 Bilion Machine は機械操作的要素多 ○ マルチスレッドの考え方とも言えるか？

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ご視聴ありがとうございましたエンジニアカウンセラー白栁隆司 CPUとメモリの仕組みは面白い！