コンピュータアーキテクチャ２

コンピュータアーキテクチャ１で学んだ知識を基礎として、計算機システムで用いられている処理方法の詳細を学ぶ。まず、ＣＰＵ内部の基本構造に着目し、命令がどのような流れで処理されるのかを習得する。また、コンピュータを高性能化する基本方式として、パイプライン処理について学ぶ。具体的な命令セットアーキテクチャを取り上げ、アセンブラによるプログラミングを理解するとともに、パイプライン処理との関係を習得する。さらに、メモリシステムを高性能化する基本方式として、キャッシュとメモリ階層化手法について学ぶ。

達成目標

1.	アセンブリ言語の命令が、ＣＰＵ内部のデータパスでどのような順序で処理されていくかを理解し、自分で説明できること。
2.	与えられたアセンブリ言語の命令列に対し、パイプラインの動作を手でシミュレーションできること。
3.	メモリへアクセスするアドレス系列が与えられたときに、キャッシュの動作を手でシミュレーションできること。

授業計画

1.	ＣＰＵ内部の基本構造、クロック方式
2.	命令実行の流れ、データパスと制御
3.	パイプライン技術入門
4.	パイプライン処理に向いた命令セット、RISCとCISC
5.	パイプラインハザード　　・データハザード　　・フォワーディング
6.	制御ハザード, ストール
7.	中間試験
8.	分岐予測
9.	進化するパイプライン技術　　・スーパースカラとスーパーパイプライン
10.	キャッシュによる高性能化
11.	キャッシュの動作原理 (1) 　　・記憶の階層化　　・ダイレクトマップ・キャッシュの基本動作
12.	キャッシュの動作原理 (2) 　　・キャッシュミスの影響
13.	キャッシュの性能向上　　・マルチレベル・キャッシュ
14.	キャッシュの連想方式　　・セットアソシアティブ・キャッシュ　　・フルアソシアティブ・キャッシュ
15.	期末試験

評価方法と基準

教科書・参考書

履修前の準備

学習・教育目標との対応

情報工学の専門技術を学ぶ上で、ソフトウェアとハードウェアに関しバランスのとれた知識習得が必要である。本授業では、現在のコンピュータ・ハードウェア技術に主眼を置き、概念の知識習得だけでなく、自分の手で動作を具現化できる能力を育成する。

開講部	工学部
開講学科	情報工学科
開講学年	2年次
開講時期	前期
単位数	2
単位区分	選択必修
系列区分	専門
講義区分	講義

L0311600

授業の概要