計算機通論

http://www.hpc.is.uec.ac.jp/miwa_lab/teaching-jp.html

(a)主題:
クラウド、スマートフォン、タブレットなどコンピュータは社会インフラの1つとなっており、現代社会はコンピュータなしでは成り立たなくなっている。そのようなコンピュータの仕組みを正しく理解することは、情報分野の技術者にとって必須である。本授業では、コンピュータのハードウェアがどのような構造をしておりどのように動作するのか、また、ハードウェア上でソフトウェアがどのように動くのかを学ぶ。

(b)達成目標:
(1)高級言語で記述されたプログラムがハードウェアの言語にどのように翻訳されて実行されるかを理解すること。
(2)性能やエネルギー効率を改善するためにハードウェアがどのような手法を用いているかを理解すること。

なし

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参考書:D. Patterson & L. Hennessy, 「コンピュータの構成と設計」第6版 上下, 日経BP, 2021

(a)授業内容:
第 1回 ガイダンス, コンピュータの抽象化とテクノロジ
第 2回 基本的な命令
第 3回 条件判定命令と手続き呼び出し
第 4回 プログラムと命令の実例
第 5回 整数演算
第 6回 浮動小数点演算
第 7回 プロセッサの単純な実装方式
第 8回 パイプライン処理
第 9回 ハザードと例外
第10回 命令レベル並列性の利用
第11回 記憶階層とキャッシュの基礎
第12回 キャッシュの性能測定, 仮想マシン
第13回 仮想記憶, 並列処理と記憶階層
第14回 並列処理とGPU
第15回 ノード間並列, コンピュータネットワーク, 専用HWの実例

(b)授業の進め方:
スライドを用いて内容を説明する。講義以外に演習および宿題を課すことがある。講義の順序・内容は、学習の進行状況により変わることがある。

各回の授業は、それ以前の授業内容を理解していることが前提となるため、十分復習をしておくこと。

(a)成績評価方法
出席、期末試験の結果により総合的に評価する。

(b)評価基準
(1)コンピュータの基本的な原理・動作を具体的にイメージできる。
(2)高級言語で記述されたプログラムが機械語にどのように翻訳されて実行されるかをイメージできる。
(3)性能やエネルギー効率を改善するためにハードウェア上でどのような工夫が行われているかを理解している。

事前にE-Mailで予約をとること。

コンピュータの動作原理(アーキテクチャ)は情報分野の技術者にとって必須の知識であり、将来ハードウェア技術者を目指す人のみならず、ソフトウェア技術者を目指す人であってもソフトウェアを適切に改良するために正しく理解しておく必要がある。本講義の内容はハードウェアとソフトウェアの双方に跨っており、初学者にとっては覚える内容が膨大と感じるかもしれないが, 授業内容をひとつずつ理解していけば決して難しい内容ではない。授業で理解できない場合は、オフィスアワーに聞きにくることを薦める。

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