半導体が機械語を出力する仕組みを教えて下さい。

質問

半導体の元となるシリコンやゲルマニウムが電流が流れることによって、パソコンなど人間が理解できる言語に到達するまでの過程がよくわかっておりません。

機械語→アセンブリ言語（低級言語）→プログラミング言語（高級言語）
という簡単な流れは知っているのですが、機械語より前の過程がわかりません。

学生時代電波について軽く習ったときに、電波は波を流した瞬間と流していない瞬間？で0と1を区分すると聞いた覚えがあります。
半導体でも同様に電流を制御することによっても同じことをしているのでしょうか。

仮に電流の放出の状態によって0と1を区分しているとして、そこから
人間が理解できる文字、少なくとも0や1を表示するためにはメモリに0と1を覚えさせなければいけないと思うのですが、ただの物体にどうやって文字を覚え込ませるのでしょうか。

おそらく所々歯抜けのような状態で質問しているものと思いますが、初学者向けに関連書籍やWebページなどあればご教授願いたいです。

回答No.1

Higurashi777 · ベストアンサー

ざくっとした説明になりますが、半導体メモリは「トランジスタ」と「キャパシタ（コンデンサ）」で構成されます。
メモリに「１」を書き込みたい場合には、そのメモリのトランジスタをONにしてキャパシタへの回線を開き、キャパシタに充電をします。
充電が終わったらトランジスタをOFFにすることで、そのキャパシタの充電状態は保持されます。
読み出しの場合は、そのメモリのトランジスタをONにして、電流が出てくるかどうかを確認します。出てくれば「１」、出てこなければ「０」になります。

ざっくり言うと、キャパシタが水筒でトランジスタがその水筒の栓になります。
「１」を覚えさせたい水筒の栓を開けて水を詰め、詰め終わったら水筒の栓を締めます。
その水筒に水が入っているかどうかを栓を開けて確認して、入っていれば「１」、入っていなければ「０」になります。
下記説明がわかりやすいかと。
https://www.s-graphics.co.jp/nanoelectronics/kaitai/memory/2.htm

以上、ご参考まで。

お礼

ご回答ありがとうございます。
まさしく知りたい情報でした。
また、0と1の状態が電流のあるなしだとすると、その状態を0と1と記憶・定義して、人間が理解できるディスプレイに表示する仕組みはどこが司っているのか気になっております。
もしその点もご存知でしたら補足いただけますと幸いです。

回答No.5

watanabe04

１００万個の片切スイッチ、３路スイッチ、４路スイッチが
並んでいて、最初のスイッチで電気をつけると
１００万個の回路をまわって最後の電球がつくか？という
回路になっています。
これが最初のコンピュータだったんです。
各スイッチを切り替えることでいろいろな出力が出ます。

回答No.4

Higurashi777

>その状態を0と1と記憶・定義して、人間が理解できるディスプレイに表示する仕組み

その辺は非常に複雑です。
コンピュータは「制御装置／演算装置／記憶装置／入力装置／出力装置」で構成されます。
先程話に出た「メモリ」は「記憶装置」になります。
制御装置はどのような計算をするかという指示を演算装置に引き渡します。演算の際に必要なデータは記憶装置から引き出してきます。
「このデータを使ってこういう計算をしなさい」という指示を制御装置が演算装置に出し、演算装置が計算をした結果を制御装置に返します。制御装置はその結果を出力装置に出力する、という流れになります。
参考　https://8vivid.net/whats-cpu/

高級言語で書かれたプログラムは、アセンブラにて機械語に翻訳され、その翻訳された機械語を使って制御装置は演算装置や記憶装置、入出力装置を制御する、という形ですね。

以上、ご参考まで。

回答No.3

t_ohta

CPUの仕組みについて知りたいのであれば「CPUの創り方」と言う本をお勧めします。
https://book.mynavi.jp/ec/products/detail/id=22065

半導体に電気を流すとなぜ計算ができたり、データを出力できるのかの基本原理が判ると思います。

回答No.2

f272

機械語レベルの話をしているのですよね。そこでは人間が理解できる文字、少なくとも0や1を表示するなんてことはしません。文字を表示するのはもっと高級なことであって、表示装置の詳細が必要です。
機械語ではあくまで0と1の状態で情報を操作しています。

お礼

ご回答ありがとうございます。
わかりにくくて申し訳ありませんが、機械語より前の段階について質問しているつもりでした。