2018年度 コンピュータ論理設計   Computer Logic Design

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開講元
情報工学系
担当教員名
吉瀬 謙二  荒堀 喜貴 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
月3-4(W621)  木1-4(W621)  
クラス
-
科目コード
CSC.T341
単位数
3
開講年度
2018年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2018年3月20日
講義資料更新日
2018年5月24日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

本講義では、「論理回路理論」の講義で習得した知識をベースに、より実用的なディジタル回路について学ぶ。また、簡単なコンピュータを例題として、コンピュータの基本原理とその論理設計の方法を学習する。
演習では、学んだ組合せ回路と順序回路をVerilog HDL等のハードウェア記述言語で記述し、シミュレーションによる回路の動作検証、FPGAが搭載されたハードウェアボード等に実装して動作確認をおこなう。

到達目標

本講義を履修することによって以下を習得する。
・コンピュータシステムの基本構成
・シングルサイクルプロセッサの論理設計に関する知識
・パイプライン処理をおこなうプロセッサの論理設計に関する知識
・ハードウェア記述言語を用いたシンプルなコンピュータシステムの設計能力

キーワード

コンピュータ,命令セットアーキテクチャ,プロセッサ、パイプライン処理,ハードウェア記述言語,Verilog HDL、FPGA

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

原則として、90分×2コマの講義の後、90分×1コマのFPGAボードを用いた演習をおこないます。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 コンピュータシステムの基本構成 コンピュータシステムの基本構成について理解する。
第2回 論理設計演習(1) 論理設計演習(1)
第3回 ハードウェア記述言語:組合せ回路 組合せ回路の記述を理解する。
第4回 ハードウェア記述言語:順序回路 順序回路の記述を理解する。
第5回 論理設計演習(2) 論理設計演習(2)
第6回 ハードウェア記述言語:よく使われる回路 よく使われる回路の記述を理解する。
第7回 リコンフィギャラブルシステム Reconfigurable Systems
第8回 論理設計演習(3) Logic Design Exercise(3)
第9回 命令セットアーキテクチャ:データ表現とアドレス指定形式 ISAにおけるデータ表現とアドレス指定形式について理解する。
第10回 命令セットアーキテクチャ:算術論理演算命令 ISAにおける算術論理演算命令について理解する。
第11回 論理設計演習(4) 論理設計演習(4)
第12回 命令セットアーキテクチャ:ロードストア命令と分岐命令 ISAにおけるロードストア命令と分岐命令について理解する。
第13回 プロセッサの基本構成要素:算術論理演算ユニット 算術論理演算ユニットについて理解する。
第14回 論理設計演習(5) 論理設計演習(5)
第15回 プロセッサの基本構成要素:レジスタファイルとメモリ レジスタファイルとメモリについて理解する。
第16回 シングルサイクルプロセッサのデータパス シングルサイクルプロセッサのデータパスについて理解する。
第17回 論理設計演習(6) 論理設計演習(6)
第18回 シングルサイクルプロセッサの制御 シングルサイクルプロセッサの制御について理解する。
第19回 パイプライン処理 パイプライン処理について理解する。
第20回 論理設計演習(7) 論理設計演習(7)
第21回 パイプラインハザードとデータフォワーディング パイプラインハザードとデータフォワーディングについて理解する。
第22回 論理設計演習(8) 論理設計演習(8)

教科書

デイビッド・A. パターソン、ジョン・L. ヘネシー (著)、成田光彰 (翻訳)『コンピュータの構成と設計 第5版 上/下』日経BP社

参考書、講義資料等

無し。

成績評価の基準及び方法

講義で扱うコンピュータ論理設計に関する理解、ハードウェア記述言語を用いたコンピュータシステム実装への応用力を評価する。演習(30%)と期末試験(70%)により評価する。

関連する科目

  • CSC.T252 : 論理回路理論
  • CSC.T262 : アセンブリ言語
  • CSC.T372 : コンパイラ構成
  • CSC.T363 : コンピュータアーキテクチャ
  • CSC.T433 : 先端コンピュータアーキテクチャ

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修条件は特に設けないが、関連する科目の論理回路理論を履修していることが望ましい。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

吉瀬謙二: kise[at]c.titech.ac.jp

オフィスアワー

メールで事前予約すること。

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