科目名[英文名]
VLSI設計   [VLSI Design]
区分	工学部専門科目	選択必修		単位数	2
対象学科等		対象年次	3～4	開講時期	3学期
授業形態	3学期	時間割番号	023665
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

【Google Classroom クラスコード】 　　siquf73 【目的】 本講義は，計算機科学の中でもハードウェアに焦点をあてた科目です． 論理回路⇒計算機アーキテクチャ⇒VLSI設計 という流れで，コンピュータシステムの構成要素を理解し，将来ハードウェア，ソフトウェア双方に精通した技術者として活躍できる能力を養成します． 【概要】 現在，計算処理の高速化や機械学習，ディープニューラルネットワークの学習計算などのために，ハードウェアによるアクセラレーションが注目されています． 論理回路や計算機アーキテクチャ基礎の知識をもとに，ハードウェア記述言語Verilog HDLの文法を習得し，最終的には，プロセッサの内部アーキテクチャを記述できるようになります． ハードウェア記述言語によるRTLシミュレーションだけでなく，FPGAを用いて実際にLSI上において設計した回路システムが動作することを確認します． なお，電子回路や半導体工学の内容は含みません．

到達基準

ハードウェア記述言語Verilog HDL によるディジタルシステムが設計できるようになること． Verilog HDLで設計した回路をRTLシミュレータにより動作確認ができるようになること． Verilog HDLで設計した回路をFPGA上において動作確認ができるようになること． Verilog HDLで記述したプロセッサの動作を理解し，命令を追加するためにそのコードの中身を書きかえられるようになること． FPGAによりプロセッサを動作させるようになること． 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

本講義は以下のような内容で進めていきます． 1. RTLシミュレータの使い方とハードウェア記述言語 Verilog HDL 2．Verilog HDL の文法１：組み合わせ回路と順序回路 3．Verilog HDL の文法２：演算子と応用回路 4．Verilog HDL の文法３：テストベンチとシステム設計 5．Verilog HDL の文法４：ステートマシンの設計 6．MIPS プロセッサの機械語と命令フォーマット 7．MIPS プロセッサの内部マイクロアーキテクチャ(前半) 8．MIPS プロセッサの内部マイクロアーキテクチャ(後半) 9．MIPS プロセッサのHDL記述とシミュレーションによる動作確認(前半) 10．MIPS プロセッサのHDL記述とシミュレーションによる動作確認(後半) 11. FPGA上へのMIPSプロセッサの実装と動作確認 12．4ビット符号付き演算用電卓の設計 13．4ビット符号付き演算用電卓のFPGA上への実装 14．ハードウェアによる演算の高速化(前半) 15．ハードウェアによる演算の高速化(後半) 演習室にて実習形式により行い，その都度課題を提出していただきます．

履修条件・関連項目

「論理回路」，「計算機アーキテクチャ」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

配布PDFファイルとともに，以下のサイトにある資料も用います． research.kek.jp/people/uchida/educations/verilogHDL/introduction-to-veriloghdl.pdf https://www.altima.jp/members/p1-literature/1-software/1-altera/2016002_verilog_trial.cfm HDL独習ソフトで学ぶ CQ Endeavor Verilog HDL、CQ出版

参考書

実践によるコンピュータアーキテクチャ，数理工学社

成績評価の方法

毎回の講義の都度提出する課題を平常点とし，期末レポートとの総合で評価します．与えられた課題にすべて取り組んでいれば満点，オプション課題に取り組めばさらに加点します．出席していても課題に取り組んでいなければ，平常点は加点されません．平常点2割，期末レポート8割として最終評価を行います．

教員から一言

盛りだくさんの内容ですが，LSI設計，ハードウェア設計能力は，今後さまざまな分野で要求されるものですので，しっかりと実力をつけてください．

キーワード

半導体，回路設計，ＬＳＩ設計，ハードウェア記述言語，ディジタル回路

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

資料の配布や質問の受け答えなどはSlackを用います． Google Classroom登録者にSlackから招待しますので，承認してください．

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

2021/10/02 15:04:21