山内の授業のページ/14春/（玉川大）コンピュータハードウェア

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14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　（as of 2014-03-31）：

回数	日程	テーマ	具体的な内容（予習資料）	2012年以前の予習資料	作業課題	予習範囲
1	4/10	授業概要、数の表現（１）	2進数の原理を理解する上記PDFファイル	ar_0_論理演算と論理回路.pdf ar_1_数の表現(1).pdf	ar_1_課題.pdf	p41-46
2	4/17	数の表現（２）	16進数の利用を理解する上記PDFファイル数の表現おまけ上記PDFファイルマイナスの数の（補数）表現を理解する上記PDFファイル小数の表現（固定小数点・浮動小数点表現）を理解する上記PDFファイル	ar_2_数の表現(2).pdf	ar_2_課題.pdf	p41-46
3	4/24	演算アーキテクチャ（演算アルゴリズムと回路）	２進数の加減算の原理を理解する上記PDFファイル２進数の乗算の原理を理解する上記PDFファイル	ar_3_演算の仕組.pdf		p47-55
4	5/01	機械命令１（命令とは・命令の実行の仕組）	コンピュータの構造のあらまし上記PDFファイルコンピュータは命令で動く上記のPDFファイル命令が実行される仕組上記PDFファイル	ar_4_命令とその実行の仕組.pdf		p12-23, p24-26
5	5/08	機械命令２（アドレッシング、命令セット、命令処理性能）	命令の形式・オペランドの形式・アドレッシングを理解する上記PDFファイル CPI(命令当りサイクル数)・MIPS値を理解する上記のPDFファイル	ar_5_アドレシング_命令セット_性能.pdf		p27-32
6	5/15	機械命令３（アセンブラプログラムの基本）	Comet-IIのプログラミング上記のPDFファイル計算式と代入上記のPDFファイル　条件分岐とIF文上記のPDFファイル	ar_6_アセンブラプログラム(1).pdf		資料
7	5/22	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）	ループを書く上記のPDFファイル配列と指標アドレシング上記のPDFファイル	ar_7_アセンブラプログラム(2).pdf		資料
8	5/29	ハーバードアーキテクチャ・RISCとCISC・制御アーキテクチャ	命令の体系・RISCとCISC・ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラムを理解する上記のPDFファイル	ar_8_ハーバードアーキテクチャ.pdf		p33-49, p56-63
9	6/05	メモリのいろいろ	メモリの概念上記PDFファイル半導体メモリのいろいろ上記PDFファイル磁気メモリ・光学メモリ上記PDFファイル	ar_9_メモリ_メモリ装置.pdf		p64-77
10	6/12	メモリ階層とキャッシュメモリ	メモリ階層とキャッシュメモリ上記PDFファイル	ar_10_メモリ階層_キャッシュ.pdf		p78-88
11	6/19	キャッシュメモリ２	キャッシュの追い出し上記PDFファイル	ar_11_マッピング方式_不一致.pdf		p78-88
12	6/26	割込み・入出力アーキテクチャ	割込み上記PDFファイル入出力の接続法（アーキテクチャ）上記PDFファイル	ar_12_割込_入出力アーキテクチャ.pdf		p89-95
13	7/03	入出力デバイス	各入出力装置の動作原理上記PDFファイル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	ar_13_入出力デバイス.pdf		p107-116
14	7/10	パイプライン	パイプライン上記PDFファイル	ar_14_パイプライン.pdf		p96-106
15	7/17	まとめ・総括
	7/??	定期試験

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、このページのリンクにある資料を、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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