筑波大学教育課程編成支援システム

GB30201 計算機アーキテクチャ

2.0 単位, 3・4 年次, 春AB 火1,2
和田耕一, 山際伸一

授業概要

コンピュータのアーキテクチャとその実現方式及び動作原理について,現実に即して解説する。内容:コンピュータの基本構成,命令セット,データパスと制御,パイプライン制御,記憶階層,マルチプロセッサ,他。

備考

主専攻共通科目

授業形態

講義

学位プログラム・コンピテンスとの関係

・専門コンピテンス
3. 情報システム分野の専門能力

授業の到達目標(学修成果)

計算機の全体構成と性能の概念、機械語について理解する
プロセッサがどのように構成されているかを学ぶ
基礎的な高速化技法を理解する
記憶階層、および記憶階層と性能の関係を理解する
周辺装置とのインタフェースを学ぶ
並列計算機の基礎を学ぶ

キーワード

計算機システムの構成, 性能, 数値表現, 論理演算ユニット, データパス, パイプライン処理, キャッシュメモリ, 仮想記憶, 並列処理

授業計画

第1週計算機の性能の尺度や機械語の基礎的な事柄について理解し、計算機の性能比較や実行時間の算出をできるようになる。
第2週計算機における算術論理演算について述べる。数値の表現について理解し、計算機で行われている加減算、乗算、除算を実行する演算ユニットの構成方式について、その動作を説明できるようになる。
第3週計算機の命令の仕組みを理解し、命令セットを設計できるようになる。
第4週計算機の中核をなすデータパスと制御部について、その動作を理解し、プログラムの実行の様子を説明できるようになる。
第5週中間試験により、ここまでの理解度を確認する。
第6・7週現在の計算機に用いられている高速化手法について述べる。特にパイプライン処理に焦点をあて、パイプラインの構成と制御、性能等について詳しく述べる。
第8週記憶システムの構成方式は、計算機の性能を決定する大きな要因である。キャッシュや仮想記憶など、現在の計算機システムに導入されている記憶階層について解説する。
第9週周辺装置のインタフェースについて述べる。多くの場合、計算機には様々な入出力装置が接続されている。これら周辺装置とプロセッサをどのように接続するか、OSとの関連、性能に及ぼす影響について詳しく解説する。
第10週並列計算機の基礎について述べる。計算機要素を複数結合した並列計算機の構成方式の基礎的な知識、将来方向について述べる。

履修条件

論理回路の基礎を前提とする。

成績評価方法

中間試験、期末試験の成績に毎回のまとめテストの提出状況を加味して総合的に評価する。

学修時間の割り当て及び授業外における学修方法

教材・参考文献・配付資料等

教材
コンビュータの構成と設計上・下 (パターソン & ヘネシー、日経BP社)

オフィスアワー等(連絡先含む)

第1週〜第 5週月 10:00〜12:00 共同研究棟A106(山際)
第6週〜第10週月 10:00〜12:00 総合研究棟B1105(和田)

和田耕一 1000886 http://www.padc.cs.tsukuba.ac.jp
山際伸一 23050933 http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yamagiwa/

シラバス参照