科目名 コンピュータアーキテクチャⅠ
単位数 2.0
担当者 情報工学専攻 教授 弘中 哲夫、 助教 児島 彰
履修時期 後期
履修対象 2年
概要 「授業形態(講義,演習)」
コンピュータアーキテクチャは、ハードウェアとソフトウェアの両機能を円滑に動かすためのものである。「コンピュータアーキテクチャI」ではハードウェアをソフトウェアで直接コントロールするための機械語を演習を交えて理解し、コンピュータにおける算術演算方式、コンピュータの構成ハードウェア部品、および、コンピュータの動作仕組みについて学習する。講義では演習を重視しており、コンピュータ演習室でCADやCPUシミュレータを使った演習を行い、理解を深める。
科目の到達目標 コンピュータのソフトウェア(特にコンパイラ,オペレーティングシステム)とハードウェアに関する今後の学習において基礎となる機械語プログラムが読解できる力と、ハードウェア記述言語で記述された論理回路の動作を読解できる力、コンピュータを構成する部品の動作を理解する能力を身に着けることがこの講義の到達目標である。
受講要件 「プログラミングI」,「プログラミングⅡ」,「論理回路」を受講済みであること。C言語と論理回路の基本を習得してから受講すること。教科書を必ず授業に持ってくること。
事前・事後学修の内容 事前に講義予定範囲を教科書を読んで予習し,講義内容に関する疑問を事前に整理して講義を受けてください.予習した内容に関する予習確認の小テストを行います.
事後学修としては,講義内容の復習を行うと共に,講義時間外にCADやCPUシミュレータを用いて学習内容を定着させるようにしてください.
講義内容 1.コンピュータの構成部品,2進数と論理回路の復習
2.ハードウェア記述言語1 論理シミュレータ
3.ハードウェア記述言語2 組み合わせ回路1
4.ハードウェア記述言語3 組み合わせ回路2
5.ハードウェア記述言語4 順序回路1
6.ハードウェア記述言語5 順序回路2
7.ハードウェア記述言語6 応用回路 コンピュータの構成ハードウェア部品1
8.ハードウェア記述言語7 応用回路 コンピュータの構成ハードウェア部品2
9.機械命令 命令の構造 オペランド,演算命令,論理演算
10.条件判定用命令
11.手続のサポート
12.配列とポインタの対比
13.加算と減算,乗算と除算
14.浮動小数点演算
15.まとめ
評価方法 MIPSプロセッサの機械命令セットアーキテクチャの概要が理解できていること、機械命令セットとC言語記述との対応が理解できていること、ハードウェア記述言語(Verilog HDL)で記述された簡単な論理回路が理解できていること、および、コンピュータを構成する要素の動作を理解していることが単位修得(可)の最低条件である。理解度の確認は出題するレポート・小テスト・期末試験により行う。

なお,期末試験を受験する要件として出題されたすべてのレポートが提出されていること(ただし、解答するための努力の痕跡が見られないレポート,コピーと判断されたレポートは未提出として扱う)。
教科書等 教科書:デジタル回路設計とコンピュータアーキテクチャ第2版(翔泳社)
参考書:パターソン&ヘネシー「コンピュータの構成と設計 上 第4版」(日経BP)
参考書:パターソン&ヘネシー「コンピュータの構成と設計 下 第4版」(日経BP)
参考書:北村俊明「コンピュータアーキテクチャの基礎」(サイエンス社)
担当者プロフィール 弘中哲夫
コンピュータアーキテクチャの研究を主テーマとして理論にとどまらず、実際にLSI設計や基板設計を行って実機評価する事に興味を持っています。コンピュータアーキテクチャに関する担当者の経験を用いて本講義の重要性を示しつつ講義する予定です。

児島 彰
コンピュータアーキテクチャとシステムソフト(OS,コンパイラなど)について興味を持ち、研究を行っています。

授業内容や宿題などに関する、学生の個別学習相談を随時受け付けています。
教員の所在は、学内サイネージ等に掲示されていますので、確認の上、研究室を訪ねてみてください。
備考 【教職】高一種(数学)