科目名[英文名]
計算機アーキテクチャ基礎   [Basic Computer Architecture]
区分	工学部専門科目等	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	2～4	開講時期	1学期
授業形態	1学期	時間割番号	022806
責任教員 [ローマ字表記]
中條 拓伯   [NAKAJO Hironori]
所属	工学部	研究室		メールアドレス

概要

【目的】 この講義はコンピュータシステムの構成を理解し，その中心となるプロセッサの内部の動作を理解することを目標とします． 【概要】 特に性能向上に向けてどういった技術が考案され実用化されてきたかについて解説いたします．次に命令を簡単化したRISCアーキテクチャについては，その命令のデコードから実行までの内部回路の動作は計算機アーキテクチャ演習と連動して行います．この講義と計算機アーキテクチャ演習で習得した知識は3年次に開講する「集積回路」において，実際に設計したプロセッサを動作させるまでの基礎知識を習得するものであり，情報系の学生として必要な知識を学ぶものです．

到達基準

コンピュータシステムの構成について理解し，プロセッサの内部マイクロアーキテクチャについて説明できるようになること． キャッシュメモリの基本的な構成とその効果について定量的に判断できること． メモリ空間を有効に利用するための仮想メモリ技術について，ハードウェアからどういった技術サポートがあるのか，その原理について説明できること． コンピュータの性能について定量的に判断できるようになること． 工学部履修案内中の情報工学科カリキュラムマップのディプロマ・ポリシーの観点（B）（C）に該当する．

授業内容

以下の内容に従って進めていきます． 第1回：コンピュータアーキテクチャの講義内容とその意義 第2回：コンピュータにおける数値表現：固定小数点と浮動小数点 第3回：命令とオペランドおよびパイプラインの基礎 第4回：コンピュータアーキテクチャの性能 第5回：メモリ階層：キャッシュメモリの基礎 第6回：メモリ階層：キャッシュメモリの実現と意義 第7回：これまでの復習（中間試験） 第8回：誤った理解と落とし穴（中間試験の解説） 第9回：メモリ階層：仮想記憶の基礎 第10回：メモリ階層：仮想記憶の実現と動作解析 第11回：MIPS内部アーキテクチャNo.1：データパスの基礎 第12回：MIPS内部アーキテクチャNo.2：内部制御とステートマシン 第13回：内部並列処理による性能向上No.1：パイプラインの構造と問題 第14回：内部並列処理による性能向上No.2：パイプラインにおける問題の解決方法 第15回：総合的な復習（期末試験） 以上，これは「集積回路」の講義において実際にプロセッサを設計するための基礎的なものとなります．

履修条件・関連項目

「論理回路」を履修していることが望ましい． 本学の標準時間数に準ずる予習と復習を行うこと．

テキスト・教科書

「実践によるコンピュータアーキテクチャ」数理工学社

参考書

コンピュータの構成と設計―ハードウエアとソフトウエアのインタフェース〈上・下〉David A.Patterson, John L.Hennessy 著, 日経BP社 「コンピュータアーキテクチャ 定量的アプローチ 第5版」　John L.Hennessy，David A.Patterson　著，　翔泳社

成績評価の方法

6月中旬(予定)の中間試験および期末試験により，50%ずつで評価します．

教員から一言

基本的に出席は取りませんが，試験は授業を聞いていないとできない問題が多く，配布資料に自分で書き込むスペースを作ってあるので，そこに授業で説明した内容を書き込んでいくこと．普段使用しているコンピュータが内部でどのように動作するのかを理解し，PC購入時などに必要な知識を習得します．

キーワード

コンピュータアーキテクチャ，命令セット，メモリアーキテクチャ，I/Oアーキテクチャ，RISCアーキテクチャ

オフィスアワー

講義の前後やメールによる質問を受け付けます．直接の質問は事前にメールによる日時の問い合わせを行って下さい．

備考１

備考２

参照ホームページ

開講言語

日本語

語学学習科目

更新日付

2019/03/11 16:44:36