科目名	コンピュータアーキテクチャ
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（第4ターム）
講義形態	講義
講義の目的	本講義の到達目標は、コンピュータを構成するハードウェア構成要素の動作の詳細を理解する。さらに、ハードウェアをソフトウェアで直接制御するための機械語プログラミングができるようになること、および、高級言語をコンパイルして得る機械語プログラムを理解して記述できること。プロセッサの構成方式の違いによる挙動の違いを理解できること。コンピュータのメモリシステムの構成とその挙動を理解できること。プロセッサとシステムソフトウェアがどのように連携しているのか理解できるようになること。
到達目標	コンピュータシステムの中でのプロセッサとオペレーティングシステムを始めとするソフトウェアの関係を学ぶことで、今後の学習において基礎となる次の能力を身に着けることを目標とする。 コンピュータを構成する基本的な論理回路部品の動作を理解する能力【知識2・技能1】。 アセンブリ言語を用いて機械語のプログラムを記述し、読解できる【思考力・判断力】。 オペレーティングシステムがコンピュータシステムを操作する仕組みを理解する【知識2・技能1】。 身近にあるコンピュータシステムの仕様を理解し挙動の違いを理解する能力【知識2・技能1】。
受講要件	「コンピュータ基礎」、「プログラミングI」、「プログラミングII」、「データ構造とアルゴリズム�T」、「デジタルデザイン」を履修済みであること。
履修取消の可否	可
履修取消不可の理由
事前・事後学修	事前に指定した教材を用いて予習するのに加え、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。（学修時間：週60分）
講義内容	１．コンピュータアーキテクチャの概要 ２．アセンブリ言語、機械語 ３．高級言語プログラミング ４．制御構造の機械語表現 ５．データ構造の機械語表現 ６．数の表現法、浮動小数点、割込み、OSとの接続 ７．デジタルビルディングブロックと遅延 ８．デジタルビルディングブロックと動作周波数 ９．メモリアレイ、ロジックアレイ、FPGA 10．マイクロアーキテクチャ、性能解析 11．マルチサイクルプロセッサ 12．パイプラインプロセッサ 13．スーパスカラプロセッサ 14．メモリシステム 15．I/Oシステム ※授業の順序は変更することがある。 ※上記とは別に期末試験を実施する。
期末試験実施の有無	実施する
評価方法・基準	課題・レポート：10％ 期末試験：90％ ※期末試験を受験する要件として出題した課題・レポートが提出されていること、毎回の小テストを受験していること。ただし、課題・レポートが提出されていない場合や、コピーと判断された場合は、期末試験の受験資格が与えられないことがある。
教科書等	教科書：資料を作成して配布 参考書：ディジタル回路設計とコンピュータアーキテクチャ [RISC-V版] （星雲社） 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５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５版」（日経ＢＰ） 参考書：ヘネシー＆パターソン「コンピュータアーキテクチャ[第６版]定量的アプローチ」（星雲社）
担当者プロフィール	弘中哲夫（情511研究室） 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こと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（情513研究室） コンピュータアーキテクチャとシステムソフトウェア，機械学習(AI画像認識)とそのハードウェア実装 (高速化，省電力化)や応用利用について興味を持ち、研究・開発を行っています。 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。 Teamsのチャットやメールでの質問相談を受け付けています。また、対面を希望する場合、教員の所在は学内サイネージ等に掲示していますので、確認の上で研究室を訪ねてみてください。
講義に関連する実務経験
課題や試験に対するフィードバック	事前学習での予習状況を確認する小テストを毎回行い、その採点結果を返却します。また、講義中に出す演習課題については、必要に応じて講義時間内に解説を行います。
アクティブ・ラーニング	振り返り
キーワード	コンピュータの構成部品、機械命令、コンパイラ、コンピュータアーキテクチャ、オペレーティングシステム、メモリシステム
備考	【教職】高一種（数学）