計算機アーキテクチャ

科目基礎情報

学校	松江工業高等専門学校	開講年度	令和08年度 (2026年度)
授業科目	計算機アーキテクチャ
科目番号	0019	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電子情報システム工学専攻	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	坂井修一：コンピュータアーキテクチャ，電子情報通信レクチャーシリーズC‐9，電子情報通信学会編，コロナ社
担当教員	加藤 聡

到達目標

(1) 計算機におけるデータと制御の流れを説明できる．
(2) 命令セットおよび制御アーキテクチャを理解し，説明できる．
(3) メモリ階層の考え方を理解し，説明できる．
(4) キャッシュメモリの原理と構成方式について理解し，説明できる．
(5) 仮想メモリの原理と構成方式について理解し，説明できる．
(6) 各種入出力方式について理解し，説明できる．

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	計算機におけるデータと制御の流れについて詳細を説明できる．	計算機におけるデータと制御の流れについて概要を説明できる．	計算機におけるデータと制御の大まかな流れについて説明できない．
評価項目2	命令セットおよび制御アーキテクチャについて詳細を理解し，説明できる．	命令セットおよび制御アーキテクチャについて概要を理解し，説明できる．	命令セットおよび制御アーキテクチャに関する大まかな内容を理解しておらず，説明もできない．
評価項目3	メモリ階層の考え方や具体的な実装について詳細を理解し，説明できる．	メモリ階層の考え方や具体的な実装について概要を理解し，説明できる．	メモリ階層の考え方や具体的な実装に関する大まかな内容を理解しておらず，説明もできない．
評価項目4	各種入出力方式について詳細を理解し，説明できる．	各種入出力方式について概要を理解し，説明できる．	各種入出力方式に関する大まかな内容を理解しておらず，説明もできない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達目標（専攻科） S1 （電気・電子工学，制御工学，情報工学いずれかの分野を基礎として，他の分野を融合した境界領域の知識があり，創造的な技術者としての基礎学力がある。）

教育方法等

概要:

今や社会生活においても高度技術においても，計算機の利用は欠くことができない状況にある．このように幅広くかつ深く生活に密着した計算機を，積極的に学習し理解していく．高度に発達した電子計算機の理解には，組合せ論理回路および順序論理回路の知識に基づいて計算機構成の基礎を深く確実に学習し，特に内部動作や内部構成および外部接続とそれらのアーキテクチャ（設計思想）を理解することが重要である．本講義では，制御アーキテクチャ，命令セットアーキテクチャ，メモリアーキテクチャ，入出力アーキテクチャについて講義する．

授業の進め方・方法:

成績については，不定期に課す課題と定期試験を1：9の割合で評価する．試験については到達目標 (1) ～ (6) を期末試験で評価する．ただし，中間試験を実施した場合は到達目標のうち概ね (1) ～ (3) を中間試験，(4) ～ (6) を期末試験で評価する。試験の評点（100点満点）×0.9＋課題の評価（10点満点）が60点以上であれば合格とする．

注意点:

総合評価が36点以上で不合格となった場合に再評価試験を実施する．100点満点の筆記試験を行い，60点以上で合格とする．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	オリエンテーションと基礎計算機アーキテクチャの復習（1） 論理回路の基礎，Basic Elements，Processor Registers，Instruction Execution	論理回路の基礎的項目に関する理解を確かめる
		2週	基礎計算機アーキテクチャの復習（2） Interrupts，The Memory Hierarchy，Cache Memory	メモリ階層の基礎的な概念についての理解を確かめる
		3週	基礎計算機アーキテクチャの復習（3） I/O Communication Techniques，Procedure Control	入出力（I/O）に関する基礎的な内容についての理解を確かめる
		4週	データの流れと制御の流れ 命令の表現形式と命令セットについて講義する．	命令の表現形式と命令セットについて理解する
		5週	命令セットアーキテクチャ アドレッシングとサブルーチンの実現について講義する．	アドレッシングとサブルーチンの実現について理解する
		6週	パイプライン処理（1） 命令パイプラインとその阻害要因について講義する．	命令パイプラインとその阻害要因について理解する
		7週	パイプライン処理（2） ハザードの解決方法について講義する．	パイプラインハザードの解決方法について理解する
		8週	キャッシュと仮想記憶（1） 記憶階層とキャッシュについて講義する．	記憶階層とキャッシュメモリについて理解する
	2ndQ
		9週	キャッシュと仮想記憶（2） 仮想記憶について講義する	仮想記憶について，キャッシュメモリとの目的の違いも含めて理解する
		10週	キャッシュと仮想記憶（3） メモリアクセス機構について講義する．	メモリアクセス機構について理解する
		11週	命令レベル並列処理とアウトオブオーダ処理（1） 命令レベル並列処理，VLIWおよびスーパスカラについて講義する．	命令レベル並列処理，VLIWおよびスーパスカラについて理解する
		12週	命令レベル並列処理とアウトオブオーダ処理（2） 静的最適化とアウトオブオーダ処理について講義する．	静的最適化とアウトオブオーダ処理について理解する
		13週	命令レベル並列処理とアウトオブオーダ処理（3） レジスタリネーミングとスーパスカラプロセッサの構成について講義する．	レジスタリネーミングとスーパスカラプロセッサの構成について理解する
		14週	入出力と周辺装置（1） 主な周辺装置について講義する．	コンピュータシステムにおける主な周辺装置について理解する
		15週	入出力と周辺装置（2） 入出力の機構と動作，例外処理について講義する．	入出力の機構と動作，例外処理について理解する
		16週	期末試験	これまでに学習した内容に対する理解を確実なものとする

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	90	10	100
基礎的能力	45	5	50
専門的能力	45	5	50