- 開講元
- 情報工学系
- 授業形態
- 講義 / 演習
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 月3-4(W834) 木1-4(W621)
- クラス
- -
- 科目コード
- CSC.T341
- 単位数
- 3
- 開講年度
- 2021年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2021年3月19日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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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(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
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 | リコンフィギャラブルシステムとFPGAボードについて理解する。 |
| 第8回 | 論理設計演習(3) | 論理設計演習(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。 |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する 予習と復習（課題含む）をそれぞれ本学学修規程で定められた時間を目安に行う。
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。
