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**12年度春学期 (於玉川大学工学部)コンピュータハードウェア [#ae31e397]


授業概要: コンピュータのハードウェアが、どのようにして命令を処理するのか、どのように計算をするのか、また処理を高速化するためにどのような工夫をしているのかを理解し説明できる。

到達目標: コンピュータの数の表現と演算の原理を説明できる。
命令とはどういうものかを、COMET IIの命令セットを例にして説明できる。
命令処理の手順を説明できる。
メモリの種類とそれぞれの原理・性質を列挙し説明できる。
キャッシュメモリの考え方・動作原理、およびその性能モデルを説明できる。
割込みの概念と使われ方を説明できる。
パイプラインの考え方が何であるかを説明できる。
入出力制御の手法を列挙し、それぞれを説明できる。

授業スケジュール(4/5現在):~
|回数  |日程     |テーマ  |具体的な内容(予習資料)   |作業課題|予習範囲|
|1| 4/14|授業概要、数の表現(1)|&ref(ar_1_数の表現(1).pdf,,2進数の原理、2進・10進変換について理解する);|&ref(ar_1_作業課題.pdf);|p41-46|
|2| 4/21|数の表現(2)|&ref(ar_2_数の表現(2).pdf,,16進数の利用、負数の2の補数表現、小数の表現を理解する);|&ref(ar_2_作業課題.pdf);|p41-46|
|3| 4/28|演算アーキテクチャ(演算アルゴリズムと回路)|&ref(ar_3_演算の仕組.pdf,,機械による加算・減算・乗算の計算方法を理解する);|&ref(ar_3_作業課題.pdf);|p47-55|
|4| 5/12|機械命令1(命令とは・命令の実行の仕組)|&ref(ar_4_命令とその実行の仕組.pdf,,命令とは何か、どのように命令が実行されるのか、どのような命令があるのか、を理解する);|&ref(ar_4_作業課題.pdf);|p12-23, p24-26|
|5| 5/19|機械命令2(アドレッシング、命令セット、命令処理性能)|&ref(ar_5_アドレシング_命令セット_性能.pdf,,いろいろなアドレッシングを理解する、命令をセットとして考える、CPI・MIPS等の命令処理性能の考え方を理解する);|&ref(ar_5_作業課題.pdf);|p27-32|
|6| 5/26|機械命令3(アセンブラプログラムの基本)|&ref(ar_6_アセンブラプログラム.pdf,,単純な式計算や条件分岐を機械命令で書いてみる 〜 どのように命令を組み合わせるかを理解する);|&ref(ar_6_作業課題.pdf);|資料|
|7| 6/02|機械命令4(少し複雑なアセンブラプログラム〜ループ・配列)|&ref(ar_7_アセンブラプログラム2.pdf,,アセンブラプログラムでループの書き方、配列の処理の仕方を理解する);|&ref(ar_7_作業課題.pdf);|資料|
|8| 6/09|ハーバードアーキテクチャ・RISCとCISC・制御アーキテクチャ|&ref(ar_8_ハーバードアーキテクチャ.pdf,,いろいろなCPUでの命令の体系・実行方法の違いを理解する);|&ref(ar_8_作業課題.pdf);|p33-49, p56-63|
|9| 6/11(土)|メモリのいろいろ|&ref(ar_9_メモリ_メモリ装置.pdf,,いろいろなメモリ素子・装置の仕組・性質を理解する);|&ref(ar_9_作業課題.pdf);|p64-77|
|10| 6/16|メモリ階層とキャッシュメモリ|&ref(ar_10_メモリ階層_キャッシュ.pdf,,メモリの階層に基く高速化の手法(キャッシュ・仮想メモリ)を理解する);|&ref(ar_10_作業課題.pdf);|p78-88|
|11| 6/23|キャッシュメモリと仮想メモリ2|&ref(ar_11_マッピング方式_不一致_仮想記憶.pdf,,キャッシュのマッピング方式・仮想メモリについて理解する);|&ref(ar_11_作業課題.pdf);|p78-88|
|12| 6/30|割込み・入出力アーキテクチャ|&ref(ar_12_割込_入出力アーキテクチャ.pdf,,割込みの原理と使い方について理解する、入出力のCPUからの制御方について理解する);|&ref(ar_12_作業課題.pdf);|p89-95|
//|13| 7/7|入出力デバイス|&ref(ar_13_入出力デバイス.pdf,,いろいろな入出力装置の動作原理を理解する);|&ref(ar_13_作業課題.pdf);|p107-116|
|13| 7/7|入出力デバイス|いろいろな入出力装置の動作原理を理解する||p107-116|
//|14| 7/14|パイプライン|&ref(ar_14_パイプライン.pdf,,パイプライン方式による高速化について理解する);|&ref(ar_14_作業課題.pdf);|p96-106|
|14| 7/14|パイプライン|パイプライン方式による高速化について理解する||p96-106|
|13| 7/7|入出力デバイス|&ref(ar_13_入出力デバイス.pdf,,いろいろな入出力装置の動作原理を理解する);|&ref(ar_13_作業課題.pdf);|p107-116|
|14| 7/14|パイプライン|&ref(ar_14_パイプライン.pdf,,パイプライン方式による高速化について理解する);|&ref(ar_14_作業課題.pdf);|p96-106|
|15| 7/21|まとめ・総括|| | |



教科書: 図解コンピュータアーキテクチャ入門第2版 堀桂太郎著 森北出版 2011 ISBN4-627-82902-2 2500円~
参考書:~
   コンピュータアーキテクチャ 飯塚倶目子 アイテック 2007 ISBN978-4-87268-602-9 1700円~
   コンピュータアーキテクチャ 曽和将容 コロナ社 2006 ISBN978-4-339-02706-8  2800円~

授業の進め方:~
    事前準備(予習):~
      予め教科書の指定した範囲を、事前に読んでおく~
      そのとき、用語や概念について、分からない点を整理しておく~
    授業内:~
      読んだ範囲の内容を確認する。分からない点を分かるまで議論する。~
    授業後:~
      随時課題を出すので、次回に提出する~

成績評価方法:~
    平常点(授業内の討論参加・課題提出等)60%、期末試験40%

講師との連絡:~
    ウェブページ http://pepper.is.sci.toho-u.ac.jp ⇒ [授業のページ]

***ポインタ [#laa92f83]
-COMET IIやCASL IIの(公式な)説明 ⇒ [[情報処理技術者試験試験で使用する情報技術に関する用語・プログラム言語など:http://www.jitec.jp/1_00topic/topic_20081027_hani_yougo.pdf]]

-COMET II, CASL IIを実際に使ってみるための環境
--IPAの公式シミュレータ ⇒ [[JITEC CASLIIシミュレータ:http://www.jitec.ipa.go.jp/1_20casl2/casl2dl_001.html]]
--Webから使える(インストールなどの必要がない)環境 ⇒ [[CASLシミュレータ (CASL II 対応):http://www.officedaytime.com/dcaslj/index.html]]

-[[Intel Software Developer's Manual-Basic:http://download.intel.com/design/processor/manuals/253665.pdf]]

-MIPS クロスコンパイラ http://www.spacelan.ne.jp/~m-yana/micro/gnu/mips/mipsegcs.htm

-[[補習資料:http://pepper.is.sci.toho-u.ac.jp/tamagawa/ar09_enshuu.pdf]]

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