山内の授業のページ/12春/コンピュータハードウェア

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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 †

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）	2進数の原理、2進・10進変換について理解する	ar_1_作業課題.pdf	p41-46
2	4/21	数の表現（２）	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	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）	機械による加算・減算・乗算の計算方法を理解する	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）	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	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）	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	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）	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	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）	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	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	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	ar_8_作業課題.pdf	p33-49, p56-63
9	6/11(土)	メモリのいろいろ	いろいろなメモリ素子・装置の仕組・性質を理解する	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	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	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	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	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	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	ar_12_作業課題.pdf	p89-95
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	ar_13_作業課題.pdf	p107-116
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	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］

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