科目名 コンピュータアーキテクチャ

科目名
コンピュータアーキテクチャ
英文科目名
担当教員
Computer Architecture
准教授 三輪 誠
メール
講義コード
B5002601
開講学期
5
単位数
2
makoto-miwa
授業の目的・方針
現在、身の回りにあふれているコンピュータはその中身を意識せずに利用できることが多いが、そのような抽象的な利用がどのよう
にして実現されているのかについて理解しておくことは重要である。さらに、このようなコンピュータの処理方式・構成法への理解
はコンピュータの性能を最大限に引き出す上で必要不可欠なものである。本授業ではプログラム内蔵方式のコンピュータアーキテク
チャに焦点を当て、その基礎を学ぶ。具体的にはソフトウェアとハードウェアの接点としての命令セットアーキテクチャとコンピュ
ータを構成する制御・演算・記憶・入出力装置それぞれの処理方式について学ぶ。さらに、コンピュータと外の世界をつなぐネット
ワークの機能とそのアーキテクチャについての概要を学ぶ。
授業の達成目標（この授業科目終了時において達成すべき重要な目標）
①
コンピュータアーキテクチャの意義を理解している。
②
プログラム内蔵方式の動作原理・問題点を理解している。
③
命令セットアーキテクチャの概要とデータの表現・アドレッシングを理解している。
④
論理回路の基礎を理解している。
⑤
ネットワークの機能・アーキテクチャの概念を理解している。
⑥
制御装置と命令サイクル・割り込みについて理解している。
⑦
演算装置と演算方法について理解している。
⑧
記憶装置と記憶階層・キャッシュ・仮想記憶について理解している。
⑨
入出力装置とその制御について理解している。
⑩
並列処理の形態と並列コンピュータの分類について理解している。
ディプロマポリシーに基づく学習・教育目標〔対応する授業の達成目標〕
―
◎
（ⅰ）十分な工学基礎の知識を修得し、それを工学分野の学習、研究に適用する能力
（ⅱ）機械システム、電子情報および物質工学の各分野の基礎知識とこれらの内少なくとも１分野の専門
知識・技術ならびにそれらを応用する能力
〔
〕
〔① ～⑩〕
―
（ⅲ）目標を把握し、解決策を立て実行する問題解決能力
〔
○
（ⅳ）物事に対して幅広い見方、考え方ができ、技術者の果たすべき役割と社会的責任を理解する能力
〔① ～⑩〕
―
（ⅴ）日本語による的確なコミュニケーション能力および英語による基本的なコミュニケーション能力
〔
〕
〕
成績評価の方法〔評価対象となる授業の達成目標〕
レポート: 20%〔①～⑩〕中間試験: 40%〔①～⑤〕定期試験: 40%〔①～⑩〕
授業時間外の学習〔準備学習等〕および学習上の注意事項
教科書の該当部分・配布資料を十分に予習・復習すること。
※履修しておくことが望ましい科目
「コンピュータプログラミング基礎および実習 1,2」
「プログラミング技法」
教科書
馬場敬信 著「コンピュータアーキテクチャ 改訂 3 版」 (オーム社) 2011 年 ISBN 4-274-21132-4
参考書
ジョン・L. ヘネシー, デイビッド・A. パターソン著, 成田光彰訳「コンピュータの構成と設計 第 5 版 (上)」(日経 BP 社)2014 年
ISBN 978-4-8222-8478-7
ジョン・L. ヘネシー, デイビッド・A. パターソン著, 成田光彰訳「コンピュータの構成と設計 第 5 版 (下)」(日経 BP 社)2014 年
ISBN 978-4-8222-9843-2
授業計画
回
1
テーマ
内容
コンピュータアーキテクチャ
授業の進め方、コンピュータアーキテクチャとは、コ
概論
ンピュータの歴史
範囲（章、ページ番号）
教科書 第 1 章、pp. 2-9, 13-14
コンピュータの構成、プログラム内蔵方式、コンパイ
教科書 第 1 章、pp. 10-12,
ラと OS、アーキテクチャの概要と目標
14-28
2
コンピュータの構成
3
命令セット
命令セット、アドレッシング、CISC と RISC
4
データの表現
数値の表現・文字の表現
教科書 第 2 章、pp. 48-62
5
論理回路の基礎
組み合わせ回路、順序回路、フリップフロップ
配布資料
6
通信制御とネットワーク
7
中間試験
8
制御装置
9
演算装置 (1)
固定小数点演算 (1)
教科書 第 3 章、pp. 107-132
10
演算装置 (2)
固定小数点演算 (2)、浮動小数点演算、非数値演算
教科書 第 3 章、pp. 133-146
11
記憶装置 (1)
記憶階層、キャッシュ
教科書 第 3 章、pp. 147-173
12
記憶装置 (2)
インターリーブドメモリ、仮想記憶
教科書 第 3 章、pp. 174-191
13
並列処理 (1)
並列処理の種類、パイプライン処理、3 つのハザード
教科書 第 4 章、pp. 232-255
14
並列処理 (2)
命令レベル並列コンピュータ
教科書 第 4 章、pp. 256-275
15
入出力装置
入出力の制御、入力装置・出力装置、2 次記憶装置
教科書 第 3 章、pp. 192-213
16
定期試験
教科書 第 2 章、pp. 40-47,
63-69
ネットワークアーキテクチャ、OSI 参照モデル・TCP/IP、 教科書 第 3 章、pp. 214-225
LAN・WAN・インターネット
配布資料
まとめと中間試験（範囲: 第 1 回から第 6 回)
結線論理制御方式・マイクロプログラム制御方式、割
込み制御
教科書 第 3 章、pp. 79-106
授業オフィスアワー（曜日・時間帯・場所等）
授業時間前後（休息時間）
。
その他の時間についても随時対応可能であるが、事前に電子メール(シラバスに記載してあるメールアドレス宛)で予約を取ること。