山内の授業のページ/20秋/ICUコンピュータアーキテクチャの変更点

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**20年度秋学期　ＩＣＵ・コンピュータアーキテクチャ [#fb25eba6]
月曜日　　限~

[[ICU Moodle>https://moodle3.icu.ac.jp/]]
授業情報は⇒[[ICU Moodle>https://moodle3.icu.ac.jp/]]

***１．　何をする授業か（ねらい） [#p3a1ae13]
コンピュータのハードウェアの仕組、どうやって（どういう原理で）プログラムが実行（処理）されるのか、そのときどういう問題があるのか、それをどう解決できるのか、を理解する授業です。それによって、プログラムの実行速度や計算手法、計算誤差の問題などを考えるきっかけになったり、将来のコンピュータの仕組を考えるきっかけになるでしょう。

***２．　授業が終わったところで、何ができるようになって欲しいか（達成目標） [#ne5b063a]
-コンピュータ上でプログラムがどのように実行されるのか、その流れを説明できる。
-コンピュータの中で、データ（本授業では主に数値）がどのように表現され、数の演算がどう行われるかを説明できる。（音や画像・動画のデータについては別の授業で）
-コンピュータの処理の基本ステップである「命令」がどういうものか、命令の種類、コンピュータ内での表現、命令の実行の概念や命令で書かれたプログラムを（MIPSの命令を例にして）説明できる。
-命令が処理されるときの、コンピュータ内部での手順を説明できる。
-コンピュータに備わっているいろいろな「メモリ」について、種類とそれぞれの原理・性質を列挙し説明できる。
-メモリを高速化する技術である「キャッシュメモリ」の考え方・動作原理と、その性能の数理モデルを説明できる。
-処理を高速化する「パイプライン」の考え方がどのようなものかを説明できる。
-入出力装置がCPUからどのように制御されるのか、「割り込み」によってどのようにタイミングを同期するのかを、説明できる。

***３．　教科書など  [#r92b9457]
　　教科書：　Digital Design and Computer Architecture Second Edition. David Money Harris and Sara L. Harris. Morgan Kaufmann (2012/8/7) ISBN-13: 978-0123944245 (　　円)~
　　訳本：ディジタル回路設計とコンピュータアーキテクチャ第２版　ディビット・マネー・ハリス、サラ・Ｌ・ハリス著　翔泳社 (2017/9/11) ISBN-13: 978-4798147529（　　円）~


***４．　授業の進め方~ [#bac0ca7e]
通常の講義と、演習（内容によって机上の演習と可能ならばコンピュータ上の演習）。

***５．　評価 [#kb5c9f2f]
　平常点（授業参加など）　30%　＋　中間試験　30%　＋　期末試験　40%

***６．　オフィスアワーなど [#pd56e4c9]
　ホームページ： http://pepper.is.sci.toho-u.ac.jp ⇒ 左欄 授業のページ ⇒ 2020年度ＩＣＵコンピュータアーキテクチャ~
　山内へのコンタクト：　非常勤なので　メール：yamanouc at is.sci.toho-u.ac.jp　（at⇒@に書き直す）　で連絡・予約が確実です。~
　オフィスアワー：　授業の前後の時間はなるべく質問を受けられるようにします。~
　　　また、アポイントを取ったうえでZoom等での面談が可能です。

***授業予定（as of 2020/06/21） [#p61c041a]

|  |　日程　 |テーマ   |教科書| スライド| 授業内配布物 |
|1|9/07|授業概要(Overview) |         |　| |
|~|~|論理代数(Boolean Algebra)|2.2, 2.3|　| |
|~|~|演習（論理代数）(Exercises)|        |　| |
|2|9/14|整数の２進表現・負数 |1.4| |　|
|~|~|整数の演算（加減・乗除）と実現|5.2| | |
|~|~|演習（負数、整数の演算）| | | |
|3|9/21|小数の表現 &br; コンピュータ上の誤差|5.3 | | |
|~|~|論理ゲート・組合せ回路|1.5,2.2, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7| | |
|~|~|演習（小数・組合せ回路）| | | |
|4|9/28|有限状態マシンと順序回路|3.4, 3.2, 3.3|   | |
|~|~|ノイマン型コンピュータの構成・命令と処理の流れ・プロセッサの構成要素|7.1| | |
|~|~|演習（順序回路）||| |
|5|10/05|命令・命令セット |6.1, 6.2, 6.3, 6.4|||
|~|~|アドレス方式|6.5|||
|~|~|中間試験||||
|6|10/12|命令レベルプログラミング |6.4, Appendix B| | |
|~|~|演習（演算、条件分岐）| | | |
|~|~|演習（ループ）| | | |
|7|10/19|中間試験講評| | | |
|~|~|演習（ループ＋配列）確認| | | |
|~|~|命令の実現、ワイヤード対マイクロプログラム|7.1, 7.3  |   | |
|8|10/26| CISC対RISC |6.8|| |
|~|~|性能解析|7.2 | | |
|~|~|演習（性能）| | | |
|9|11/02|処理の高速化、パイプラインの原理と性能 &br;（マルチプロセッサ）|7.5, 7.8| | |
|~|~|メモリの高速化、キャッシュの考え方と性能、&br; （インターリーブ）|5.5, 8.3, 8.2 | | |
|~|~|演習（パイプライン・キャッシュの性能）|7.8, 8.3 | | |
|10|11/09| 入出力インターフェース | 8.5, 8.6, 8.7 |  | |
|~|~|割り込みと様々なデバイス|8.6.5 | | |
|~|~|半導体の話||||
|~|~|まとめ  |  |   | |
| | ?? |期末試験||||


***ポインタ [#b0c92d44]

-[[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


-[[電通大佐藤先生：http://satoh.cs.uec.ac.jp/ja/lecture/ComputerArchitecture/]]

-2016-02-13 [[「ムーアの法則」の終焉は何を意味するのか？ - GIGAZINE:http://gigazine.net/news/20160213-post-moores-law/]]
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