計算機アーキテクチャ

Computer Architecture

専門教育科目

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工学部

3年

HETBK3MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度前期

新居 学

工学研究科

日本語

目標9

水曜日12:00~13:00・6206室(メールによる事前連絡が望ましい)

nii@eng.u-hyogo.ac.jp

3◎／4〇／5〇

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講義目的：計算機を直接使用するにしても、機械に組み込んで使用するにしても、計算機の構造と動作についての正しい知識が必要である。計算機システムはエレクトロニクス技術を基盤として、ソフトウェア技術と一体となって構成される。本講義では、計算機アーキテクチャと呼ばれる計算機の基本的な構造とその動作を理解するを目的とする。

到達目標：　

• 計算機の動作原理の説明ができる
• 高性能化のために採用されている現在技術について説明ができる

講義内容：ノイマン型計算機の命令実行原理、命令セット、アドレッシングの基本的な考え方の理解を深める。そして高性能化のためパイプライン処理、キャッシュ、仮想記憶、スーパスカラアーキテクチャ等々の技術、入出力とこれに密接な例外処理について講義する。なお、最新の技術動向に応じて下記内容の順序や内容を変更することがある。

授業計画：　
１．ディジタルと回路（第１章）
２．演算と記憶（第２章）
３．命令実行と制御（第２章）
４．命令セットとアセンブリ言語（第３章）　
５．アドレッシングとサブルーチン（第３章）
６．パイプライン処理とハザード（第４章）
７．ハザードの解決（第４章）
８．分岐予測（第４章）
９．記憶の階層（第５章）　
１０．キャッシュ（第５章）
１１．仮想メモリ（第５章）
１２．並列処理（第６章）
１３．アウトオブオーダ処理（第６章）　
１４．入出力機構と例外処理（第７章）
１５．入出力機器（第７章）
　　　定期試験

生成系AIの利用：生成系AIの利用については教員の指示に従うこと。課題レポートを課した場合、レポートの作成や事前・事後学習に当たり、事例検索、翻訳等に補助的に生成系AIを使用しても良い。しかし、生成系AIの出力した内容について、事実関係の確認や出典・参考文献を確認・追記することが重要である。

教科書：坂井修一，コンピュータアーキテクチャ，コロナ社

講義中に適宜指示する。

【予習】授業に際して指示するテキストの部分を事前読み込み（30ｈ）
【復習】講義内容の理解を深め定着させるためにテキストを読み直し（15ｈ），講義内容と対応した章末演習問題を解く（15h）

採用しない。

成績評価の基準：

• 計算機の動作原理の理解、高性能化のために採用されている技術などの内容を修得した者に単位を与える。
• 上に記載する内容を修得した者に対して、その到達度に応じてSからCまでの成績を与える。

成績評価の方法：
・小テストまたはレポート（30%），定期試験（70%），その成績で総合的に評価する。

小テストの場合は、原則次の講義内で解説する。
レポートの場合は、講義の中で例を紹介しながら講評する。
定期試験は、全体的な講評や模範解答をユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能を使って示す。

該当しない。