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

2年

HETBK3MCA1

2.00単位

講義 (Lecture)

2026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ことを目的とする。

到達目標：　

• 第一に、計算機の動作原理の説明ができること。
• 第二に、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こと。

授業の概要：コンピュータ（計算機）は日常のあらゆるところに存在している。コンピュータ上ではソフトウェアが動作し、種々のサービスを提供している。コンピュータ（計算機）アーキテクチャとは、ハードウェアがどのように設計され、ハードウェア上でソフトウェアがどのように動作するのか、を包括的に取り扱う。本講義では、まず、ノイマン型計算機における命令の実行を現実化する基本的な機能を説明する。次に、プロセッサとメモリおよび入出力間のデータ転送を述べたのち、仮想メモリ、キャッシュメモリ、パイプライン処理、スーパースカラア−キテクチャ、割込み処理等について述べる。

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

対面

利用する場面を限定し許可

生成ＡＩの利用にあたっては『本学の教育における生成ＡＩの取扱いについて（学生向け）』の記載内容について留意すること。
この授業においては、以下の範囲において、生成ＡＩの利用を許可し、これ以外の範囲での利用は禁止する。生成ＡＩの利用については担当教員の指示に従うこと。教員が認める範囲を超えて生成ＡＩを利用したことが判明した場合は、単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。生成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。また、生成ＡＩによる出力結果をそのまま課題・レポートとして提出してはならない。
利用範囲：予習復習、講義資料の要約、課題・レポート文案作成

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：

• 計算機の動作原理や高性能化のために採用されている技術等の内容を説明できる者に対して、その理解度に基づき、S（90点以上）、 Ａ（80点以上）、 B（70点以上）、 C（60点以上）による成績評価のうえ、単位を付与する。

成績評価の方法：

• 1回の中間レポート(20%)と定期試験(80%)、それらの成績で総合的に評価する。

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。