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コンピュータアーキテクチャ

科目
コンピュータアーキテクチャ
区分
知能情報システム学科科目群
授業コード
14749
開設セメスター
5S
曜日・時限
春 木/12
単位数
2単位
担当者名
中村 眞次
授業の概要
コンピュータの構造や動作機能をハードウエアとソフトウエアの両面から勉強する。特にハードウエアとソフトウエアの分岐点となる、命令セットに関して基本的なモデルを設定し、シミュレータを使用してその特性を考察する。また、最近のマイクロプロセッサーに見られる高速化や高性能化の元となるハードウエアの構造やメカニズムについて学び、命令セットやソフトウエアとの関係を検討する。
到達目標
コンピュータアーキテクチャの基礎となるプログラム内臓方式を完全に理解し、命令セットの本質を計算機に必要な要素機能の集合と捕らえられようにする。シミュレータを用いて各自が提案する命令セットを検証できるようにし、高速化等より複雑な機構に関する洞察を行えるようにする。
授業計画
テーマ
内容
授業を受けるにあたって
第1回目
コンピュータ概要 ハードウエア、命令セット、ソフトウエアプログラミングや計算機の入門コースで勉強したコンピュータの基本構成を復習しておく
第2回目
論理設計及び要素回路 組み合わせ回路、順序回路の復習論理演算、メモリー素子等の仕組みを予習する
第3回目
論理設計及び要素回路 レジスター、デコーダー、カウンター等標準的ICとして登録されている集積回路の機能を調べておく
第4回目
RTLレジスター転送言語 データ転送とマイクロ・オペレーション制御信号とデータ入出力の区別、同期信号との関係等を整理しておく
第5回目
RTLレジスター転送言語 演算及びハードウエア構成演算や転送動作と制御信号の意味をハードウエアの具体例を用いて明確にする
第6回目
基本的アーキテクチャ 命令セットZ80やH8等8ビットや16ビットマシーンの命令セットを比較検討してみる
第7回目
基本的アーキテクチャ 実行サイクル、簡単なプログラム例授業で示された命令セットを用いて簡単なプログラムやマクロを考える
第8回目
基本的アーキテクチャインダイレクト、割り込みより複雑なプログラム要素の実現を考える
第9回目
マシーンシミュレーションExcelによるCPUのシミュレーション問題として提示されたプログラム例を含めて自分で考えたプログラム要素をシミュレータを使用して検証する
第10回目
マイクロプログラムドCPUシミュレータを使用してより複雑なプログラムを作る問題として提示されたプログラム例を含めて自分で考えたプログラム要素をシミュレータを使用して検証する
第11回目
マイクロプログラムドCPUシミュレータを変更してCPUを改良する命令セットの改良可能性を考えてみる
第12回目
RISCアーキテクチャパイプライン構造と制御ハザード実際にシミュレータを変更し改良型CPUを実現する
第13回目
RISCアーキテクチャRISC用プログラミングRISC型命令セットでプログラムを組んでみる
第14回目
MY・コンピュータ各自の設計によるCPUの提案各自の提案によるCPUをシミュレータ上で実現する
第15回目
まとめ提案したCPUの発表説明MY・コンピュータのシミュレータを仕上げ発表用の資料を作成する

教科書
授業中にテキストに代わる資料を配布する
参考文献
Computer System Architecture/M. Mano/Prentice Hall
成績評価方法
期間中の小テスト(1回)20%、レポート60%、発表20%の重みで評価する
そのほか受講者への指示/メッセージ

更新日:02/09/2004
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