山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ

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14年度秋学期　コンピュータアーキテクチャ †

授業中に提出してもらった予習プリントを返却して欲しいという声があったので、山内の研究室の外に置いてあります。各自持って行って下さい。

水曜日２限

金岡先生のクラスと同じ内容をカバーする予定。授業の進め方や試験・評価等は若干異なる可能性あり。

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。

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、森北出版）
参考書：基本情報技術者試験学習テキスト１　テクノロジ系（浅井宗海、実教出版、2009/12）
　　　　ITパスポート学習テキスト（浅井宗海、実教出版、2009/01）

授業の進め方
理解しなければならない内容が多いのと、自分で勉強する習慣を付けてほしいので、基本は自習で勉強して下さい。
授業は「基本わかっているもの」として、演習形式で行います。内容についての講義はあまりしません。
その代わり、分からないときは出来る限りつき合います。
　　１）　自習の結果よく分からなかったことや疑問に思ったことを、あらかじめ（＝授業より前に）質問シート（ここからダウンロード可）にメモしてきて下さい。
　　２）　そのメモを使って、授業中に質問して下さい。説明します。
　　３）　といっても、質問が出ないと困るので、演習問題を考えてもらいます。この演習について更にわからないところを質問して下さい。
　　４）　授業時間外での質問も歓迎します。オフィスアワーの他、メールでの質問や、メールで時間を約束して質問に来るのもＯＫです。
授業予定（as of 2014/09/17）：

	日程	テーマ	教科書範囲	予習ビデオ(本年版) とスライド	13年予習スライド	12年予習問題	確認問題
1	9/24	授業概要説明論理値入門	該当なし	授業内容　同win用　論理値と論理演算　同win用　論理値と論理演算	該当なし	該当なし	ar_0_作業課題.pdf
2	10/01	論理値と論理演算	該当なし	論理値と論理演算　同win用　論理値と論理演算論理値と論理演算2　同win用　論理値と論理演算2 論理値と論理演算3　同win用　論理値と論理演算3 論理値と論理演算4　同win用　論理値と論理演算4	該当なし	論理演算と論理回路	講義内配布 ar_2_作業課題.pdf
3	10/08	数の表現	p41-46	２進数の原理　同win用　２進数の原理 16進数での表現　同win用　 16進数での表現マイナスの数の表現　同win用　マイナスの数の表現マイナスの数おまけ　同win用　マイナスの数おまけ小数の表現―固定小数点　同win用　小数の表現ー固定小数点小数の表現－浮動小数点　同win用　小数の表現ー浮動小数点	２進数の原理 16進数での表現マイナスの数をどう表す？マイナスの数おまけ小数をどう表す？	２進数、２進⇔１０進変換２の補数表現、小数	講義内配布 ar_3_作業課題.pdf
4	10/15	演算の仕組（演算アルゴリズムと回路）	p47-55	二進加算の原理　同win用　２進加算の原理２進加減算の回路　同win用　２進加減算の回路乗算の原理　同win用　乗算の原理乗算の原理2　同win用　乗算の原理2	加減算の原理乗算の原理	機械による加減乗算	講義内配布 ar_4_作業課題.pdf
5	10/22	命令とその実行の仕組	p12-23, p24-26	コンピュータの構造概略　同win用　コンピュータの構造概略コンピュータは命令で動く　同win用　コンピュータは命令で動くいろいろな命令　同win用　いろいろな命令ノイマン型コンピュータ　同win用　ノイマン型コンピュータ命令が実行される仕組　同win用　命令が実行される仕組	コンピュータの構造コンピュータは命令で動く命令実行の仕組	命令とは、命令の実行、命令の種類	講義内配布 ar_5_作業課題.pdf COMET-IIの機械命令 ar_5_追加メモ_CPU内部構造
6	10/29	アドレッシング、命令セット、命令処理性能	p27-32	命令の形式　同win用　命令の形式アドレッシング　同win用　アドレッシング命令の実行性能　同win用　命令の実行性能	命令の形式命令の実行性能	アドレッシング、命令セット、性能	講義内配布 ar_6_作業課題.pdf ar_6_追加メモ_アドレッシング_命令セット性能
7	11/05	アセンブラプログラム(1）計算・代入、条件分岐	資料	COMET-IIのプログラミング　同win用　 COMET-IIのプログラミング計算式と代入　同win用　計算式と代入条件分岐とIF文　同win用　条件分岐とIF文条件分岐とIF文2　同win用　条件分岐とIF文2	COMET-IIのプログラミング式の計算と代入　条件分岐とIF文	命令と式計算や条件分岐	講義内配布 ar_7_作業課題.pdf ar_7_追加メモ_アセンブラプログラム(1)
8	11/12	アセンブラプログラム(2) ループ・配列	資料	ループを書く　同win用　ループを書く配列と指標アドレシング　同win用　配列と指標アドレシング	ループを書く配列と指標アドレシング	命令とループ、配列の処理	講義内配布 ar_8_作業課題.pdf
9	11/19	ハーバードアーキテクチャ・ RISCとCISC （中間試験）、	p33-49, p56-63	CISCとRISC　同win用　 CISCとRISC ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング　同win用　ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング	ハーバードアーキテクチャ、CISCとRISC	CPUの構成法のいろいろ	講義内配布 ar_9_作業課題.pdf
10	11/26	メモリとメモリ装置、	p64-77	メモリの考え方　同win用　メモリの考え方メモリデバイス　同win用　メモリデバイスメモリデバイス2　同win用　メモリデバイス2 メモリデバイス3　同win用　メモリデバイス3 メモリのデバイス4　同win用　メモリのデバイス4	メモリの考え方半導体メモリデバイス磁気・光学メモリデバイス	いろいろなメモリ素子・装置	講義内配布 ar_10_作業課題.pdf
11	12/03	メモリ階層とキャッシュメモリ，マッピング方式・性能モデル	p78-88	階層とキャッシュ　同win用　階層とキャッシュキャッシュのマッピング　同win用　キャッシュのマッピングキャッシュの追い出し　同win用　キャッシュの追い出し	メモリ階層とキャッシュキャッシュの追い出し	メモリ階層と高速化（キャッシュ）キャッシュの性能モデル	講義内配布 ar_11_作業課題.pdf
12	12/10	割込み・入出力アーキテクチャ	p89-95	割込みとは　同win用　割込みとは入出力アーキテクチャ　同win用　入出力アーキテクチャ	割込みとは入出力アーキテクチャ	割込み、CPUによる入出力の制御	講義内配布 ar_12_作業課題.pdf
13	12/17	入出力デバイス	p107-116	各装置の動作原理1　同win用　各装置の動作原理1 各装置の動作原理2　同win用　各装置の動作原理2	各装置の動作原理以下教材用ビデオへのリンク　機械式マウスの動作１　機械式マウスの動作２　光学式マウスの動作１　光学式マウスの動作２　キーボードの仕組　ディスプレイの仕組　インクジェットプリンタの仕組１　インクジェットプリンタの仕組２　ページプリンタの仕組	いろいろな入出力装置の動作原理	講義内配布 ar_13_作業課題.pdf
14	1/07	パイプライン	p96-106	パイプライン　同win用　パイプラインパイプラインのハザード　同win用　パイプラインのハザード	パイプライン	パイプラインによる高速化	講義内配布 ar_14_作業課題.pdf
	??	期末試験

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評価 †

平常点（授業参加など）　30%　　＋　　中間試験　30%　　＋　　期末試験　40%

授業ホームページ：　http://pepper.is.sci.toho-u.ac.jp　をアクセス
　　　⇒　左欄メニューの「授業のページ」　⇒　「2014年度授業　　秋　コンピュータアーキテクチャ」
　　　配布物はこのページあたりから取れるようにしておきます。
山内へのコンタクト：　Ⅳ号館５階4541室、047-472-1176、メール：yamanouc at is.sci.toho-u.ac.jp (atを@に置き換えること）
スケジュール：　授業枠はpepper.is.sci.toho-u.ac.jp、　通年スケジュールはwww.yy.is.sci.toho-u.ac.jpの左メニューで「カレンダー」

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ポインタ †

CASL II / COMET II　仕様（ver. 2, H23/7/11付）
COMET II オンラインシミュレータ
Intel Software Developer's Manual-Basic
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/

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