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英語 - 学部案内

Computer Architecture

01専門基礎科目：コンピュータ理工学基礎

コンピュータアーキテクチャ論
開講学期： 前期 標準配当年次： 3年次
科目種別： 選択科目 単位数： 4
担当教員： 宮崎　敏明, ベン　アブダラ　アブデラゼク, ウォンミィング　チュー, 北道　淳司, 小平　行秀, ヨン　リュウ, 中里　直人, 西村　憲
授業の概要

コンピュータアーキテクチャの基礎、設計手法、および性能評価法ついて学ぶ。 コンピュータはプロセッサ、メモリ、入出力装置等から成り立っているが、論理回路設計論で学んだ演算器や制御回路をどのように組み合わせることでこれらが構成できるかについて解説する。コンピュータを設計する際には、性能、コスト、柔軟性、プログラム容易性、消費電力等、さまざまな要求を考慮しなければならない。本科目では商用プロセッサの１つであるMIPSを例に挙げ、そのアーキテクチャを解説し、これらの要求に対してどのような配慮がなされているかを見て行く。演習では、Cadenceツールを使った MIPS プロセッサの実装及び動作検証シミュレーションを行う。また、アセンブラプログラミングについても学習し、プロセッサの基本動作を理解する。

授業の目的と到達目標

・コンピュータアーキテクチャの主要原理を理解する
・アセンブラプログラミングの基礎を知る
・ハードウエア記述言語を用いたプロセッサ設計の概要を学ぶ

授業スケジュール

・コンピュータアーキテクチャ概要
・命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）、性能評価法
・MIPS 命令セットと簡単なプログラム例
・コンピュータにおける演算法
・データパスと制御
・シングルサイクル実装とマルチサイクル実装
・パイプラインとハザード軽減
・メモリ階層 （キャッシュと仮想記憶）

授業で使う教科書

・パターソン＆ヘネシー,「コンピュータの構成と設計　第3版 (上), (下)」, 日経ＢＰ社
・原著Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interface. David. A. Patterson and John L. Hennessy, 3rd edition, Morgan Kaufmann Publishers, ISBN 0123706068, 2007.

成績評価の方法・基準

・Liu,、Chuクラス
期末テスト (45%)、 演習リポート (45%)、 出席 (10%)。 追試験は実施しない。
・西村、Abderazek、小平クラス
・宮崎、北道、中里クラス
定期テスト(50%),、演習リポート(50%)、追試験は実施しない。

履修上の留意点

先修科目
・コンピュータシステム概論
・論理回路設計論
重要な関連科目
・オペレーティングシステム論

参考

参考リンク先
初回の講義時にアナウンスする。
参考図書
"HDLによるVLSI設計―VerilogHDLとVHDLによるCPU設計　第２版" 深山正幸 他著