到達目標
(ア)パイプライン処理の原理と動作が理解でき、アーキテクチャについて説明できる。
(イ)パイプライン処理のパイプラインハザードと対策が理解でき、アーキテクチャについて説明できる。
(ウ)パイプライン処理の各ステージが理解でき、VHDLによる設計について説明できる。
(エ)キャッシュメモリ、仮想記憶などの高速化技術が理解でき、説明できる。
(オ)システムコールと例外処理、割込み処理が理解でき、説明できる。
(カ)プロセッサ、メモリ、入出力を実現するための技術が説明できる。
(キ)ハードウェア記述言語による設計と検証ができる。
(ク)コンピュータシステムの特徴、形態、構成などについて説明できる。
ルーブリック
| 最低限の到達レベルの目安(優) | 最低限の到達レベルの目安(良) | 最低限の到達レベルの目安(不可) |
| パイプライン処理の原理と動作が理解でき、アーキテクチャについて説明できる。 | パイプライン処理の原理と動作が理解できる。 | パイプライン処理の原理と動作が理解できない。 |
| パイプライン処理のパイプラインハザードと対策が理解でき、アーキテクチャについて説明できる。 | パイプライン処理のパイプラインハザードと対策が理解できる。 | パイプライン処理のパイプラインハザードと対策が理解できない。 |
| パイプライン処理の各ステージが理解でき、VHDLによる設計について説明できる。 | パイプライン処理の各ステージが理解できる。 | パイプライン処理の各ステージが理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
情報の技術を知るための基本は、コンピュータそのものを理解することである。特に、コンピュータアーキテクチャは、ソフトウェアとハードウェアの中間に位置し、コンピュータシステムの基本概念が含まれている。そこで、MIPSシミュレータSPIMでレジスタ保存や再帰呼び出し処理などのアセンブリ記述を理解する。さらに、パイプライン処理の原理と性能、パイプラインによるハザードと解消、分岐と割り込みを学習しながら、前期に設計したMIPSプロセッサをパイプライン版に拡張し、コンピュータアーキテクチャについて理解する。また、キャッシュメモリ、仮想記憶などの高速化技術について学習する。
授業の進め方・方法:
講義でノートに書く代わりに、説明した内容を整理してパソコンでテキストにまとめ、電子的に提出する。
注意点:
マイクロコンピュータ工学ABの単位を修得していることが望ましい。なお、ノートパソコンを利用した演習を行うため、継続的に授業内容の予習・復習を行うこと。これを確認するための小テストを実施する。また、授業内容について、決められた期日までの課題（レポート）提出を求める。「情報科学」教育プログラムの必履修科目である。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
シラバスの説明（評価基準）、パイプライン処理の特徴と割込み処理の活用(1.5) |
「授業内容」ができる
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| 2週 |
MIPSパイプライン処理とハザード対策(4.1) |
「授業内容」ができる
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| 3週 |
パイプラインレジスタとパイプライン処理(4.2) |
「授業内容」ができる
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| 4週 |
パイプライン設計とVHDL記述（4.3 命令フェッチ） |
「授業内容」ができる
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| 5週 |
パイプライン設計とVHDL記述（4.3 命令デコード） |
「授業内容」ができる
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| 6週 |
小テスト、まとめ |
５回の「授業内容」ができる
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| 7週 |
パイプライン設計とVHDL記述（4.3 エグゼキューション） |
「授業内容」ができる
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| 8週 |
パイプライン設計とVHDL記述（4.3 メモリ） |
「授業内容」ができる
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| 4thQ |
| 9週 |
パイプライン設計とVHDL記述（4.3 ライトバック） |
「授業内容」ができる
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| 10週 |
MIPS命令のシミュレーションとハザード回避(nop命令) |
「授業内容」ができる
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| 11週 |
ハザード対策の設計（フォワーディングの一例） |
「授業内容」ができる
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| 12週 |
小テスト、まとめ |
５回の「授業内容」ができる
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| 13週 |
ハザード検出とハードウェアによる対策方法(4.4) |
「授業内容」ができる
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| 14週 |
マイクロプロセッサの高速化技術(4.5) |
「授業内容」ができる
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| 15週 |
システムコールと例外処理、割込み処理(2.5) |
「授業内容」ができる
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 定期試験 | 課題 | 小テスト | 合計 |
| 総合評価割合 | 40 | 30 | 30 | 100 |
| 専門的能力 | 40 | 30 | 30 | 100 |