大学院特別講義 2007年後期

大学院特別講義 2007年後期
プロセッサ（CPU）アーキテクチャの話題から
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CPUの基礎知識，基本構造
メモリー構造
パイプライン構造
スーパスカラ
RISC（Reduced Instruction Set Computer）構造
Multi-Processor構成
最新のプロセッサ Intel Coreとか
並列処理の諸問題—我々の研究から
10.10.2007
数理情報科学特別演習
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参考書
• 中澤喜三郎
「計算機アーキテクチャと構成方式」
朝倉書店1995
• 中森章
「マイクロプロセッサアーキテクチャ入門」
CQ出版社2004
• 柴山潔
「コンピュータアーキテクチャの基礎」
近代化学社2004
• J.Henessy and D.Patterson, “Computer Architecture, Fourth
Edition: A Quantitative Approach”
Morgan Kaufmann;2006
• V.Heuring and H.Jordan
“Computer Systems Design and Architecture, second Edition”
Pearson Education International; 2004
• J.P.Shen and M.Lipasti “Modern Processor Design Fundamentals of Superscalar Processors”
McGraw Hill; 2005
10.10.2007
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コンピュータの基本ハードウェア構成
• プロセッサ
• メインメモリ
• 入出力装置
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プロセッサの基本ハードウェア構成
• コントロールユニット（制御機構）
• 算術論理演算装置（ALU）
• レジスタ群
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プロセッサの構成要素（別の視点）
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命令の取り組みと実行
• プログラム（メモリ内収録）から命令（Instruction）の取り組み（Fetch）
• Instructionの解析（Decode）
• Instructionの実行（Execution）
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ALUとレジスタ
• 汎用レジスタ:GPR0-31（General Purpose Reg.）
• 状態保存レジスタ：CR（Condition Reg.），XER（eXceptional Execution
Reg.）
• プログラムカウンタ：PC（Program Counter）
• powerPC4の例
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CPUとメモリのつなぎの変遷
• メモリとCPUのつなぎの移り
変わり
• 今後メインメモリはCPUに組
み込まれマルチコアに対応し
ていくと考えられる
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メモリ構造 キャッシュメモリ方式
次回予告
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メモリの高速化方式
キャッシュメモリ
キャッシュの効果
キャッシュと仮想記憶方式、メモリ階層
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