科目名[英文名]
計算機アーキテクチャ演習   [Computer Architecture: Laboratory Exercises]
区分	工学部専門科目	選択必修		単位数	1
対象学科等		対象年次	2～4	開講時期	3学期
授業形態	3学期	時間割番号	022666
責任教員 [ローマ字表記]
大島 浩太   [OSHIMA Kota]
所属	工学府	研究室		メールアドレス

概要

本演習では、情報工学科の学生として持つべき知識であるCPUアーキテクチャの知識獲得のために、MIPSを取り上げて学習する。演習は、アセンブリ言語を用いたプログラミング方法の学習(前半)を通じたCPUがプログラムを処理する際の動作の理解と、MIPSアーキテクチャの学習(後半)を通じたCPUにおける様々な技術の理解の2部に分けて実施する。 Google Classroomのコード： ljakx4w

到達基準

1) 高級言語とは異なるアセンブリ言語によるプログラミング方法の習得 2) CPUが機械語をどのように処理しているのかについての理解 3) CPUに組み込まれている様々な機能についての理解 これらを通じて、CPUおよび計算機のハードウェア寄りの動作原理を理解できるようになる。

授業内容

前半は、RISCマイクロプロセッサであるMIPSシミュレータ(QtSpim)を用いたプログラミング学習を、後半はCPUアーキテクチャの学習を行います。 授業は、主に次の4種類を学習の達成度を確認しながら数回ずつ実施します。 概要： 1. MIPSによるアセンブリ言語の動作概念の習得 2. シミュレータを用いたアセンブリ言語の動作実験 3. アセンブリ言語と機械語の関係 4. MIPSアーキテクチャの基礎学習 詳細スケジュール(予定)： 01: ガイダンスとQtSpimの導入 02: 計算機の仕組みとアセンブリ言語の考え方 03: MIPSアーキテクチャ基礎(1) 04: MIPSアーキテクチャ基礎(2) 05: MIPSアーキテクチャ基礎(3) 06: MIPSプログラミング(1) 基本的な書き方 07: MIPSプログラミング(2) 条件分岐命令と繰り返し処理 08: MIPSプログラミング(3) サブルーチン 09: MIPSプログラミングのまとめ 10: データパス(1) 11: データパス(2) 12: キャッシュ技術 13: 仮想記憶 14: MIPSアーキテクチャのまとめ 15: CPUの性能とは／授業のまとめ

履修条件・関連項目

「計算機アーキテクチャ基礎」を履修していることが望ましい

テキスト・教科書

資料を配布

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), ジョン・L. ヘネシー,デイビッド・A. パターソン(著)，日経BP社 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(下), ジョン・L. ヘネシー,デイビッド・A. パターソン(著), 日経BP社

成績評価の方法

以下の総合点で判断する。 ・小テスト(8回程度・3点) ・レポート(4回程度(内2回は簡単なもの)・5点/10点の2種類(全レポートの提出が義務)) ・出席(出席1, 欠席-3)

教員から一言

CPUの動作原理を知っていると高水準言語でのプログラミングにも必ず役に立ちます。特にC言語のポインタを完全に理解できるようになると思います。 将来システム開発の分野に進む人もいるかと思いますが、そのような場面でも必ず役に立ちます。 本演習のような内容はあまり馴染みがないと思いますので、最初は難しいと思いますががんばりましょう。

キーワード

CPUアーキテクチャ, RISC, CISC, MIPS, アセンブリ言語, アセンブラ, プログラミング

オフィスアワー

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

2022/04/01 8:40:37