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授業科目名
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担当教員
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計算機アーキテクチャII
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大渕 竜太郎
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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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] | ||||||||||||||||||||||
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[教科書] | ||||||||||||||||||||||
[参考書] | ||||||||||||||||||||||
[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] | ||||||||||||||||||||||
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[その他] | ||||||||||||||||||||||
(未登録) |