Computer Architecture

Course Information

College	Tokuyama College	Year	2018
Course Title	Computer Architecture
Course Code	0107	Course Category	Specialized / Compulsory
Class Format	Lecture	Credits	Academic Credit: 2
Department	Department of Computer Science and Electronic Engineering	Student Grade	4th
Term	Year-round	Classes per Week	1
Textbook and/or Teaching Materials	電子計算機工学
Instructor	Yanagisawa Hideaki

Course Objectives

コンピュータアーキテクチャについて、コンピュータシステムを構成するハードウェア構造と動作の理解を中心に、論理回路を用いた具体的な設計方法を学ぶ。また、ハードウェアとソフトウェアのインタフェースを考慮したコンピュータシステムの設計技術、高速化技法について習得する。

Rubric

	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
	マイクロプログラムでの命令実行方法を詳細に説明することができる。	マイクロプログラムでの命令実行方法を簡単に説明することができる。	マイクロプログラムでの命令実行方法を説明できない。
	ワイヤードロジックでの命令実行方法を詳細に説明することができる。	ワイヤードロジックでの命令実行方法を簡単に説明することができる。	ワイヤードロジックでの命令実行方法を説明することができない。
	コンピュータシステムの性能を改善する方法について詳細に説明することができる。	コンピュータシステムの性能を改善する方法について簡単に説明することができる。	コンピュータシステムの性能を改善する方法について説明することができない。
	算術論理演算回路の動作について詳細に説明することができる。	算術論理演算回路の動作について簡単に説明することができる。	算術論理演算回路の動作について説明することができない。

Assigned Department Objectives

到達目標 A 1 （「世界に通用する」技術者をめざすために、複合分野の基礎となる基本的素養を身につけること）

JABEE d-1 （専門工学）

Teaching Method

Outline:

コンピュータアーキテクチャについて、コンピュータシステムを構成するハードウェア構造と動作の理解を中心に、論理回路を用いた具体的な設計方法を学ぶ。また、ハードウェアとソフトウェアのインタフェースを考慮したコンピュータシステムの設計技術、高速化技法について習得する。

Style:

座学の講義を主体とする。授業内容を確実に身につけるために予習復習が必須である。授業の進行状況に応じて内容を変更することがある。

Notice:

基礎コンピュータ工学（１年）、コンピュータ工学（２年）、コンピュータシステム概論（３年）、ディジタル回路（３年）
学年末評価（最大１００点）＝前期中間２０％＋前期末２０％＋後期中間３０％＋後期末３０％＋課題点（１０点）

Course Plan

			Theme	Goals
1st Semester
	1st Quarter
		1st	ガイダンス
		2nd	ＣＰＵの構造	コンピュータシステムの中枢である中央処理装置（ＣＰＵ）の構造を理解する。
		3rd	ＣＰＵの動作	コンピュータシステムの中枢である中央処理装置（ＣＰＵ）の動作を理解する。
		4th	アドレシングモード	オペランドアドレスを指定する各種アドレシング方式について学ぶ。
		5th	スタック型モデルコンピュータ１	スタック型モデルコンピュータの命令セットについて学ぶ。
		6th	スタック型モデルコンピュータ２	スタック型モデルコンピュータの構成について学ぶ。
		7th	スタック型モデルコンピュータ３	機械語命令の実行をマイクロプログラムによって実現する方法を学ぶ。
		8th	中間試験	CPUの構造、動作およびマイクロプゴグラム制御方式について理解できているかを確認する出題である。
	2nd Quarter
		9th	CISC型モデルコンピュータ１	CISC型モデルコンピュータの仕様と命令セットについて学ぶ。
		10th	CISC型モデルコンピュータ２	CISC型モデルコンピュータの構成について学ぶ。
		11th	CISC型モデルコンピュータ３	実行ステージに基づいて状態遷移図を作成する。
		12th	CISC型モデルコンピュータ４	演算命令のための制御方法について学ぶ。
		13th	CISC型モデルコンピュータ５	分岐命令やメモリアクセスのための制御方法について学ぶ。
		14th	復習	CISC型モデルコンピュータについての復習を行う。
		15th	期末試験
		16th	答案返却など	試験の解答と解説を行う。
2nd Semester
	3rd Quarter
		1st	パイプライン制御１	命令実行の高速化を図る命令パイプライン制御について理解する。
		2nd	パイプライン制御２	命令パイプライン制御の問題点と対策及び解決策を学ぶ。
		3rd	階層記憶	記憶システムの基礎概念となる記憶の階層化を示し、現在のコンピュータの階層記憶の主な実現形態であるキャッシュメモリについて学ぶ。
		4th	キャッシュメモリ	キャッシュメモリの構成方式、動作原理について学ぶ。
		5th	仮想記憶１	仮想記憶システムの構成方式と特徴について学び、ページング方式の動作について理解する。
		6th	入出力装置	入出力の概念および基本方式について学び代表的な入出力装置の動作について理解する。
		7th	復習	パイプライン制御、キャッシュメモリ、仮想記憶についての復習を行う。
		8th	中間試験
	4th Quarter
		9th	データ表現と論理回路	コンピュータ内部の数値表現法として固定小数点と浮動小数点を取り上げ、その表現法を理解する。また、論理関数と論理式について理解する。
		10th	論理回路	論理回路についての復習を行うと共に。
		11th	演算回路	加減算回路について学ぶ。
		12th	乗算回路	乗算アルゴリズムに基づいて乗算回路を実現する。
		13th	除算回路	除算アルゴリズムに基づいて除算回路を実現する。
		14th	復習	データの表現法、演算回路、論理関数についての復習を行う。
		15th	期末試験	データ表現、論理回路、演算回路について理解できているかを確認する出題である。
		16th	答案返却など	試験の解答と解説を行う。

Evaluation Method and Weight (%)

	試験	課題	Total
Subtotal	100	10	110
基礎的能力	30	10	40
専門的能力	70	0	70