学部後期課程
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計算機構成論

情報科学はコンピュータの上に成り立っており、高度な情報システムの実現には、コンピュータそのものの構成と動作原理を理解することが重要である。本講義では、マイクロプロセッサ(CPU)やメモリ等のハードウェア・回路の動作原理と、それらの機能をソフトウェア階層に提供するための命令セットアーキテクチャ等の抽象化技術を中心に、計算機アーキテクチャ(コンピュータアーキテクチャ)に関する知識と技術の習得を目的とする。
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
0510019
FSC-IS3019L1
計算機構成論
高前田 伸也
S1 S2
金曜2限
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教室
理7号館 007号教室
講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
理学部
授業計画
(1) コンピュータアーキテクチャ入門と性能評価指標: ハードウェアとソフトウェア、スループット、レイテンシ、消費電力、電力効率 (2) 命令セットアーキテクチャ: アセンブリ言語、機械語 (3) プロセッサ基本構成: レジスタファイル、演算器、データパス、シングルサイクルプロセッサ、マルチサイクルプロセッサ (4) パイプラインプロセッサ: パイプライン、ハザード、ストール、フォワーディング (5) メモリシステム: キャッシュメモリ、DRAM (6) 命令レベル並列処理: 命令レベル並列性、スーパースカラ、命令スケジューリング (7) 投機: 分岐予測、分岐先予測、プリフェッチ (8) 動的命令スケジューリング: インオーダーとアウトオブオーダー、アウトオブオーダー実行、レジスタリネーミング (9) 並列処理と静的命令スケジューリング: SIMD、VLIW (10) 並列アーキテクチャ: マルチスレッド、マルチコアアーキテクチャ (11) 先進アーキテクチャ: GPU、FPGA (12) 仮想記憶と割り込み: アドレス変換、ページテーブル、タイマー、各種I/O、例外 (13) ドメイン特化アーキテクチャ: AIチップの概要
授業の方法
講義による
成績評価方法
小テストまたはレポート課題を適宜課す。これらと期末テストにより、学習の達成度を総合的に評価する。
教科書
David Money Harris and Sarah L. Harris、ディジタル回路設計とコンピュータアーキテクチャ(第2版)
参考書
David A. Patterson and John L. Hennessy、パターソン&ヘネシー コンピュータの構成と設計 ハードウェアとソフトウェアのインターフェース 第5版 上巻 David A. Patterson and John L. Hennessy、パターソン&ヘネシー コンピュータの構成と設計 ハードウェアとソフトウェアのインターフェース 第5版 下巻 John L. Hennessy and David A. Patterson、ヘネシー&パターソン コンピュータアーキテクチャ定量的アプローチ 第6版 RISC-V David A. Patterson and Andrew Waterman、RISC-V原典オープンアーキテクチャのススメ Hisa Ando、高性能コンピュータ技術の基礎
履修上の注意
特になし