授業科目名				担当教員
計算機アーキテクチャII				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
263206	2	F	2	後期	金	I
［概要］
計算機アーキテクチャを，（先行する科目である「計算機アーキテクチャI」よりも）よりハードウェアよりの視点，実装(implementation)レベルで理解する．<BR>本講義では，Y86という非常に簡単な命令セットアーキテクチャを定義し，これを逐次実行方のハードウェアとして実現したものを，レジスタ転送レベルの抽象化で理解する．これにより，ANDやORなどのゲートやレジスタを基にして，どのようにしてCPUの演算や制御の機能が組み立てられるのかを知る．<BR>ついで，現代のCPUの処理の高速化の基本技術，特にパイプライン処理について，同じY86命令セットアーキテクチャのパイプライン処理による実装を通して学ぶ．<BR>さらに，スーパースカラー処理，マルチコアやマルチプロセッサ，メモリインタリーブ等の高性能化技術，あるいは電力当たりの処理性能改善の技術について学ぶ．
［具体的な達成目標］
＊ 計算機アーキテクチャの実現を，例えばALU，データパス，レジスタファイル，プログラムカウンタ，メモリ，制御論理回路，などの働きについて，レジスタ転送レベルで理解する．<BR>＊ パイプライン処理の概念，各種のパイプラインハザードとその回避方法について理解する．<BR>＊ 処理性能の指標（MIPS，IPC, など)，遅延とスループット，等について知る．<BR>＊ 消費電力，保全性，処理性能（遅延とスループット）などの性能指標について知る．
［必要知識・準備］
計算機アーキテクチャIの内容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：期末期  40  % パイプラインの概念，Y86 ISAのパイプライン実装，  2 試験：中間期  40  % Y86の命令セットアーキテクチャ，Y86 ISAの逐次処理実装，ゲートとレジスタ．  3 小テスト／レポート  20  % Y86シミュレータ上でのプログラミング，Y86 ISAの逐次処理実装の改訂，など．
［教科書］
内田 啓一郎，小柳 滋, IT Text コンピュータアーキテクチャ, オーム社, ISBN:4-274-13304-4
［参考書］
Randal E. Bryant, David O'hallaron, Computer Systems A programmer's perspective, Prentice Hall, ISBN:0-13-178456-0
［講義項目］
1.計算機アーキテクチャとその実装<BR> 2.Y86 命令セットアーキテクチャとプログラミング<BR> 3.組みあわせ論理回路，フリップフロップ，ラッチ，順序回路，レジスタ<BR> 4.Y86の逐次処理実装(1)<BR> 5.Y86の逐次処理実装(2)<BR> 6.Y86の逐次処理実装(3)<BR> 7.RISCとCISC，中間テスト<BR> 8.並列化とパイプライン<BR> 9.Y86のパイプライン実装<BR>10.Y86のパイプライン実装とパイプラインハザード<BR>11.パイプラインハザードの回避<BR>12.並列性の種類，命令レベル並列性とスーパースカラー処理，<BR>13.マルチプロセッサとマルチコア，メモリシステム<BR>14.いろいろな性能，信頼性と保全性，処理能力と消費電力．<BR>15.まとめ，中間テスト
［教育方法］
＊課題で，ミニマルなISAであるY86のシミュレータを使い，命令セットの理解を深める．<BR>＊簡単なRTLレベルのハードウェア記述言語HCLを用いたY86の逐次処理版およびパイプライン処理版の実装を提示し，その説明やその実装を読みあるいは改訂する課題を通じて，CPUの実装を理解する．<BR>＊最近の情報機器の課題である低消費電力，信頼性と保全性，保守性，等についても理解する．
［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］
《コンピュータ・メディア工学科 コンピュータサイエンスコース》 (F)情報処理の基盤としてのネットワーク指向型コンピューティングの技術を理解し応用できる知識と技術を習得する． ◎ (G)ハードウェアとソフトウェアを融合した情報機器を設計・実現できる知識と技術を習得する． ◎
［その他］
(未登録)