山梨大学電子シラバス

授業科目名

担当教員

計算機アーキテクチャーI

大渕　竜太郎

時間割番号

単位数

コース

履修年次

期別

曜日

時限

263203

前期

火

III

［概要］

ノートPC，携帯電話，自動車，テレビ，等，いたるところで使われている計算機の計算モデルを理解し，またハードウェア的仕組みの概略を知ることを目的とする．

［具体的な達成目標］

(1) 計算機が命令を読み，実行する過程を，システムプログラマからみた計算機の抽象化である命令セットアーキテクチャ（ISA）のレベルで理解する． (2) 一般のPCなどの計算機の構成とその要素，例えばCPU，ハードディスク，メインメモリ，システムバス，などの働きを理解する． (3) 現代の計算機アーキテクチャの根幹となる技術である，仮想記憶，多重アドレス空間，キャッシュメモリ，割り込みを含む例外処理，等を理解する．

［必要知識・準備］

C++の計算モデル，例えば整数等の数の表現とその演算，繰り返し，局所変数，関数呼び出し，引数渡し(値渡し，参照渡し，ポインタ渡し)，再帰呼び出し，ポインタ，等を理解しておくこと．また，ブール代数，論理関数などを理解しておくこと．

［評価方法・評価基準］

No	評価項目	割合	評価の観点
1	試験：定期試験	40 %	メモリアーキテクチャ，メモリ階層（仮想メモリ，キャッシュ），例外処理，プロセス，入出力など．
2	試験：中間試験	40 %	数や文字の表現，IA32の命令セットアーキテクチャ．
3	小テスト／レポート課題	20 %	ISAや数の表現，メモリ階層，などの理解を助ける課題を出し，その理解度を評価する．

［教科書］

柴山潔, 改訂新版コンピュータアーキテクチャの基礎, 近代科学社, ISBN:4764903040

［参考書］

コンピュータの仕組み（情報科学こんせぷつ１）, 朝倉書店, ISBN:4254127014

［講義項目］

1.コンピュータアーキテクチャとは，コンパイラからアーキテクチャまで 2.ノイマン型コンピュータの基本構成，実行サイクル，整数，固定小数点数， 3.符号なし数と2の補数 4.C++の数と演算，浮動小数点数 5.浮動小数点数，Endian-ness 6.命令の基本形，オペランド指定による分類． 7.基本命令セット，ＩＡ32の命令とC/C++プログラムの翻訳(1) 8.IA32の命令とC/C++プログラムの翻訳(2) 9.IA32の命令とC/C++プログラムの翻訳(3) 10.メモリデバイス，メモリ階層，キャッシュメモリ 11.仮想メモリ，メモリ割付とセグメンテーションエラー 12.プロセス保護，アドレス変換，TLB 13.例外処理，トラップ，フォルト，アボート，割り込み，プロセス 14.インタラクション，ビットマップディスプレイ，ネットワーク

［教育方法］

C++プログラムとIA32アセンブラプログラムの対応を示し，C++の計算モデルがIA32の計算モデルにどのように写像されているか理解するように勤める． 課題でIA32の小さなサブセットのアセンブラプログラムに触れるようにする． 現実のCPUにおけるキャッシュ等の例を示し，興味を保てるようにする．

［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］

教育目標(B)：情報，特に数と文字の表現方法と処理方法を理解する． 教育目標(C)：計算モデルとしてのノイマン型計算機と，その具現化としての命令セットアーキテクチャを理解する． 教育目標(F)：情報処理の基盤としての計算機システムの概略を理解する． 教育目標(G)：計算機システムの構成要素としてのハードウェアを理解する．

［その他］

(未登録)