[[山内の授業のページ]]

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**15年度秋学期 コンピュータアーキテクチャ [#u339bea9]

水曜日2限~

***1. 何をする授業か [#i5ce04ae]
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、を理解する。~
金岡先生のクラスと同じ内容をカバー。 ただし、授業の進め方や試験・評価等は若干異なる可能性があります。

***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 [#xa62b4c1]
− コンピュータの中で、データ(本授業では数値)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。~
− コンピュータの処理の基本ステップである「命令」について~
− 「命令」とはどういうものか、(COMET II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。~
− コンピュータが外部の装置とタイミングを取る「割込み」の、考え方と、どう使われるのかを説明できる。~
− 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。~
− いろいろな入出力装置がどのように動作するのか、どのようにコンピュータと接続されるのかを、説明できる。

***3. 教科書など [#ta0233f9]
  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突破テキスト テクノロジ系 (並木通男監修、石川他執筆、実教出版、2013/09)~
       ITパスポート学習テキスト(浅井宗海、実教出版、2009/01)

***4. 授業の進め方(履修のしかた) [#p502830a]
この授業は、他と違ったやり方(反転授業)を取り入れています。 次の手順で授業に臨んでください。~
1) 授業の前に、予習をする。 予習では、事実(こういう仕組である、こう動く)を学び取って下さい。
-ビデオ(音声付きスライド)を提供しますので、あらかじめ視聴しながら、ノートを取って下さい。~目的は事実を理解することなので、「こういう仕組である」「こう動く」を整理できるようなノートにして下さい。~
-ビデオの説明で分からなかった点はノートに書き留め、自分で教科書や図書館・ネットワーク等で調べて下さい。~
それでも分からないときは、授業の最初で質問をし、解決して下さい。

2) 授業中は、次のような活動をします。~
(ビデオの内容を繰り返すような講義はやりません。ビデオを見てきたという前提で、授業を勧めます。)~
-まず、ビデオについて分からなかった点、質問を受けます。
-ノートを学生ペアで交換し、内容を、指示されたポイントについてチェックします。 チェック結果は提出します。
-討論課題を提示するので、グループで考え議論し、検討シートに書いてまとめます。 最後にグループで発表します。~
ここは、「なぜそうするのか」のような、答が決まらないような設問を検討します。~
検討シートは、最後に提出します。

***5. 評価 [#i1ea5afc]
 平常点(授業参加など) 30% + 中間試験 30% + 期末試験 40% ~
 試験は上記の到達目標への到達度を評価します。

***6. オフィスアワーなど [#n2346f4e]
 ホームページ: http://pepper.is.sci.toho-u.ac.jp ⇒ 左欄 授業のページ ⇒ 2015年度コンピュータアーキテクチャ~
 山内へのコンタクト: 弦羇曖騎4541室、047-472-1176、  メール:yamanouc at is.sci.toho-u.ac.jp (at⇒@に書き直す)~
 オフィスアワー: 授業の前後の時間はなるべく部屋にいます。 週間予定は上記ホームページURLのトップにあります。~
  また、その時々の細かい予定は、上記ホームページURLの左欄「メニュー」の一番上の「カレンダー」へ。

~
***授業予定(as of 2015/09/01) [#hd878403]
|  |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 |授業内配布物 |
| 1| 9/30 |授業概要説明 &br; 論理値入門 | 該当なし |[[授業内容:https://youtu.be/5mO0wcLijJ4]] &br;[[論理値と論理演算:https://youtu.be/d9ZsrPuWhUM]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/0-1_論理値と論理演算.pdf,,論理値と論理演算); | 該当なし  |&ref(ar-1-0_授業の進め方.pdf,,授業の進め方); &br; &ref(ar-1-1_ホームページシラバス.pdf,,ホームページのシラバス); &br; &ref(ar-1-2_論理値入門_討論シート.pdf,,論理値入門_討論シート);  |
| 2| 10/07 |論理値と論理演算 |該当なし |[[論理値と論理演算:https://youtu.be/d9ZsrPuWhUM]](1回目の1と同じ)  &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/0-1_論理値と論理演算.pdf,,論理値と論理演算);&br; [[論理値と論理演算2:http://youtu.be/n90sj4cs9aY]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/0-2_論理値と論理演算2.pdf,,論理値と論理演算2);&br; [[論理値と論理演算3:http://youtu.be/u5DX9vpdkCw]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/0-3_論理値と論理演算3.pdf,,論理値と論理演算3);&br; [[論理値と論理演算4:http://youtu.be/Ie6fMs_HcyE]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/0-4_論理値と論理演算4.pdf,,論理値と論理演算4); |該当なし|&ref(ar-2-1_論理値と論理演算_ノートチェック.pdf,,論理値と論理演算_ノートチェック); &br; &ref(ar-2-2_論理値と論理演算_討論シート.pdf,,論理値と論理演算_討論シート); &br; &ref(ar-2-3_論理値と論理演算_追加演習問題.pdf,,論理値と論理演算_追加演習問題);  |
| 3|10/14 | 数の表現 |p41-46 |[[2進数の原理:http://youtu.be/UEKgwK3JzSY]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-1_2進数の原理.pdf,,2進数の原理); &br;[[16進数での表現:http://youtu.be/irWhuKeLTWA]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-2_16進数での表現.pdf,,16進数での表現); &br; [[マイナスの数の表現:http://youtu.be/YsmekvkvCkU]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-3_マイナスの数の表現.pdf,,マイナスの数の表現); &br; [[マイナスの数おまけ:https://youtu.be/c3_D01Jjqp4]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-4_マイナスの数おまけ.pdf,,マイナスの数おまけ); &br; [[小数の表現―固定小数点:https://youtu.be/doUGaqMcwTA]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-5_小数の表現ー固定小数点.pdf,,小数の表現ー固定小数点); &br; [[小数の表現−浮動小数点:https://youtu.be/kzE1pnuP9co]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-6_小数の表現ー浮動小数点.pdf,,小数の表現ー浮動小数点); &br;  |  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/2進数の原理.pdf,,2進数の原理); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/16進数での表現.pdf,,16進数での表現); &br;&ref(../../13春/コンピュータハードウェア/マイナスの数をどう表す?.pdf,,マイナスの数をどう表す?); &br;  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/マイナスの数おまけ.pdf,,マイナスの数おまけ); &br;  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/小数をどう表す?.pdf,,小数をどう表す?);  |&ref(ar-3-1_数の表現_ノートチェック.pdf,,数の表現_ノートチェック); &br; &ref(ar-3-2_数の表現_討論シート.pdf,,数の表現_討論シート); &br; &ref(ar-3-3_数の表現-演習.pdf,,数の表現-演習問題); |
| 4|10/21 |演算の仕組 &br;(演算アルゴリズムと回路)|p47-55 |[[二進加算の原理:https://youtu.be/xrNK-hqyKtU]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-7_2進加算の原理.pdf,,2進加算の原理); &br; [[2進加減算の回路:https://youtu.be/dHkvFu8H-V0]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-8_2進加減算の回路.pdf,,2進加減算の回路); &br; [[乗算の原理:https://youtu.be/zzhSWd7uGcU]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-9_乗算の原理.pdf,,乗算の原理); &br; [[乗算の原理2:https://youtu.be/NJxAsIZyfHo]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/1-10_乗算の原理2.pdf,,乗算の原理2); &br;  | &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/加減算の原理.pdf,,加減算の原理); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/乗算の原理.pdf,,乗算の原理); | &ref(ar-4-1_演算の仕組_ノートチェック.pdf,,演算の仕組_ノートチェック); &br; &ref(ar-4-2_演算の仕組_討論シート.pdf,,演算の仕組_討論シート); |
| 5|10/28 |命令とその実行の仕組|p12-23,&br;p24-26 |[[コンピュータの構造概略:https://youtu.be/IKR_GPdfVBc]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-1_コンピュータの構造概略.pdf,,コンピュータの構造概略); &br; [[コンピュータは命令で動く:https://youtu.be/4I2N5BaV2dQ]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-2_コンピュータは命令で動く.pdf,,コンピュータは命令で動く); &br; [[いろいろな命令:https://youtu.be/fRBkeOOj3j8]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-2-2_いろいろな命令.pdf,,いろいろな命令); &br; [[ノイマン型コンピュータ:https://youtu.be/pVH9xcb8Adw]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-2-3_ノイマン型コンピュータ.pdf,,ノイマン型コンピュータ); &br; [[命令が実行される仕組:https://youtu.be/dQfUef8pprc]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-3_命令が実行される仕組.pdf,,命令が実行される仕組); &br; | &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/コンピュータの構造概略.pdf,,コンピュータの構造); &br;  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/コンピュータは命令で動く.pdf,,コンピュータは命令で動く); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/命令が実行される仕組.pdf,,命令実行の仕組); |  &ref(ar-5-1_命令とその実行_ノートチェック.pdf,,命令とその実行_ノートチェック); &br; &ref(ar-5-2_命令とその実行_討論シート.pdf,,命令とその実行_討論シート); &br; &ref(ar-5-3_命令とその実行_解説追加.pdf,,命令とその実行_解説追加); |
| 6|11/04 |アドレッシング、命令セット、&br; 命令処理性能|p27-32 |[[命令の形式:https://youtu.be/q0_UqEd_4nQ]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-4_命令の形式.pdf,,命令の形式);  &br; [[アドレッシング:https://youtu.be/9mYvmVGU20M]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-5_アドレッシング.pdf,,アドレッシング); &br; [[命令の実行性能:https://youtu.be/Ip2O4QoNU0U]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-8_命令の実行性能.pdf,,命令の実行性能); &br; |  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/命令の形式.pdf,,命令の形式); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/命令の実行性能.pdf,,命令の実行性能); | &ref(ar-6-1_アドレッシング_ノートチェック.pdf,,アドレッシング_ノートチェック); &br; &ref(ar-6-2_アドレッシング_討論シート.pdf,,アドレッシング_討論シート); |
| 7| 11/11 |アセンブラプログラム(1)&br; 計算・代入、条件分岐 |資料 |[[COMET-IIのプログラミング:https://youtu.be/UjmQH717YFk]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/3-1_COMET-IIのプログラミング.pdf,,COMET-IIのプログラミング); &br; [[計算式と代入:https://youtu.be/NrqTL9w6I4o]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/3-2_計算式と代入.pdf,,計算式と代入); &br; [[条件分岐とIF文:https://youtu.be/R_AV1jOXrYk]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/3-3_条件分岐とIF文.pdf,,条件分岐とIF文); &br; [[条件分岐とIF文2:https://youtu.be/r-rK1dsgeqs]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/3-4_条件分岐とIF文2.pdf,,条件分岐とIF文2); &br; | &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/1)COMET-IIのプログラミング.pdf,,COMET-IIのプログラミング); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/2)計算式と代入.pdf,,式の計算と代入); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/3)条件分岐とIF文.pdf,,条件分岐とIF文); | &ref(ar-7-1_プログラム1_ノートチェック.pdf,,プログラム1_ノートチェック); &br; &ref(ar-7-2_プログラム1_討論シート.pdf,,プログラム1_討論シート); |
| 8|11/18 |アセンブラプログラム(2)&br; ループ・配列 |資料 |[[ループを書く:https://youtu.be/RfhrfkHyu4c]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/3-5_ループを書く.pdf,,ループを書く); &br; [[配列と指標アドレシング:https://youtu.be/x_JZCUBxXSY]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/3-6_配列と指標アドレシング.pdf,,配列と指標アドレシング); &br;| &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/4)ループを書く.pdf,,ループを書く); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/5)配列と指標アドレシング.pdf,,配列と指標アドレシング); | &ref(ar-8-1_プログラム2_ノートチェック.pdf,,プログラム2_ノートチェック); &br; &ref(ar-8-2_プログラム2_討論シート.pdf,,プログラム2_討論シート); |
| 9|11/25 |%%ハーバードアーキテクチャ・&br; RISCとCISC&br;%%&color(red){中間試験};|%%p33-49,&br;p56-63%% | %%[[CISCとRISC:https://youtu.be/h7ZykztFWIE]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-6_CISCとRISC.pdf,,CISCとRISC); &br; [[ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング:https://youtu.be/WKL_EVKj7W8]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-7_ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング.pdf,,ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング); &br;%% | %%&ref(../../13春/コンピュータハードウェア/CISCとRISC.pdf,,ハーバードアーキテクチャ、CISCとRISC);%% |  |
|10|12/02 |&color(green){ハーバードアーキテクチャ・&br; RISCとCISC&br;};&br;メモリとメモリ装置、|&color(green){p33-49,&br;p56-63&br;};&br;p64-77 | [[CISCとRISC:https://youtu.be/h7ZykztFWIE]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-6_CISCとRISC.pdf,,CISCとRISC); &br; [[ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング:https://youtu.be/WKL_EVKj7W8]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/2-7_ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング.pdf,,ハーバードアーキテクチャ・マイクロプログラミング); &br;&br; [[メモリの考え方:https://youtu.be/hW74Fbui-Zg]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-1_メモリの考え方.pdf,,メモリの考え方); &br; [[メモリデバイス−分類など:https://youtu.be/4WUIEsayVGo]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-2_メモリデバイス.pdf,,メモリデバイス); &br; [[メモリデバイス2−半導体メモリ:https://youtu.be/-3kewIjFUPk]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-3_メモリデバイス2.pdf,,メモリデバイス2); &br; [[メモリデバイス3−磁気メモリ:https://youtu.be/0h33yVgFuMQ]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-4_メモリデバイス3.pdf,,メモリデバイス3); &br; [[メモリデバイス4−光メモリ:https://youtu.be/hkGZTgNNX5g]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-5_メモリデバイス4.pdf,,メモリのデバイス4); &br; | &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/CISCとRISC.pdf,,ハーバードアーキテクチャ、CISCとRISC);&br;&br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/メモリの考え方.pdf,,メモリの考え方); &br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/メモリデバイス.pdf,,半導体メモリデバイス);&br; &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/メモリデバイス2.pdf,,磁気・光学メモリデバイス); | &ref(ar-10-1_RISC・メモリ装置_ノートチェック.pdf,,RISC・メモリ装置_ノートチェック); &br; &ref(ar-10-2_RISC・メモリ装置_討論シート.pdf,,RISC・メモリ装置_討論シート); |
|11|12/09 |メモリ階層とキャッシュメモリ,&br; マッピング方式・性能モデル |p78-88 | [[階層とキャッシュ:https://youtu.be/6lFgUEJu1JM]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-6_階層とキャッシュ.pdf,,階層とキャッシュ); &br; [[キャッシュのマッピング:https://youtu.be/te-QbJ5dHNM]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-7_キャッシュのマッピング.pdf,,キャッシュのマッピング); &br; [[キャッシュの追い出し:https://youtu.be/vstw90vtGO0]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/4-8_キャッシュの追い出し.pdf,,キャッシュの追い出し); &br;  &br; | &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/階層とキャッシュ.pdf,,メモリ階層とキャッシュ); &br;  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/キャッシュの追い出し.pdf,,キャッシュの追い出し); |   |
|12|12/16 |割込み・入出力アーキテクチャ |p89-95 | [[割込みとは:https://youtu.be/hkaWzsLEMHs]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/割込みとは.pdf,,割込みとは); &br;  [[入出力アーキテクチャ:https://youtu.be/Ehs7EfIEH9Y]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/6-1_入出力アーキテクチャ.pdf,,入出力アーキテクチャ);| &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/割込みとは.pdf,,割込みとは); &br;  &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/入出力アーキテクチャ.pdf,,入出力アーキテクチャ);  |  |
|13|1/06 |入出力デバイス|p107-116 |  [[各装置の動作原理1−キーボード・マウス:https://youtu.be/mDFHyUQtMSQ]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/6-2_各装置の動作原理1.pdf,,各装置の動作原理1); &br; [[各装置の動作原理2−ディスプレイ・プリンタ:https://youtu.be/pIFSNqfWNGM]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/6-3_各装置の動作原理2.pdf,,各装置の動作原理2); &br;  &br; | &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/各装置の動作原理.pdf,,各装置の動作原理); &br; 以下教材用ビデオへのリンク &br; [[ 機械式マウスの動作1:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1302/1302-1-A.mpg]] &br; [[ 機械式マウスの動作2:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1302/1302-2-A.mpg]] &br; [[ 光学式マウスの動作1:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1302/1302-3-A.mpg]] &br; [[ 光学式マウスの動作2:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1302/1302-4-A.mpg]] &br; [[ キーボードの仕組:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1304/1304-1-A.mpg]] &br; [[ ディスプレイの仕組:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1605/1605-1-A.mpg]] &br; [[ インクジェットプリンタの仕組1:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1608/1608-1-A.mpg]] &br; [[ インクジェットプリンタの仕組2:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1680/1608-2-A.mpg]] &br; [[ ページプリンタの仕組:http://www.sugilab.net/jk/joho-kiki/1610/1610-1-A.mpg]]  |  |
|14| 1/13 |パイプライン|p96-106 | [[パイプライン:https://youtu.be/5rQi5gZzEGg]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/7-1_パイプライン.pdf,,パイプライン); &br; [[パイプラインのハザード:https://youtu.be/w--gA0z36sU]] &ref(山内の授業のページ/14秋/コンピュータアーキテクチャ/7-2_パイプラインのハザード.pdf,,パイプラインのハザード); &br;  |   &ref(../../13春/コンピュータハードウェア/パイプライン.pdf,,パイプライン); |  |
|| ?? |期末試験|||||


***ポインタ [#i3e6ac7e]
-[[CASL II / COMET II 仕様(ver. 2, H23/7/11付):https://www.jitec.ipa.go.jp/1_13download/shiken_yougo_ver2_2.pdf]]
-[[COMET II オンラインシミュレータ: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


-[[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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