講義の概要・講義の予定

計算機アーキティクチャ講義計画

第1回:イントロダクション
・講義について
- 教科書はないが、参考資料を提示します。
- 講義はスライドを中心に説明します。
- 成績は試験で決まります。
・計算機アーキティクチャとは何を意味するか
- アーキティクチャはもともと建築の言葉
- コンピュータを利用者からみた論理的構成をアーキティクチャと呼ぶ
- プログラマにとっては命令集合(どんな命令が利用可能か?)
- IBM System/360の時代に使われ始めた
- だんだん意味拡大している
・授業の概要
- アーキティクチャという考え方
- 計算機の原理の復習
- コンピュータ進化の歴史(コンピュータは2度生まれた)
第2回:計算機の原理
・計算機の基本原理
- 論理回路
- 順序回路(状態をもつ論理回路)
- プログラム制御
- プログラム内蔵方式
- CPU, メモリ, I/O
・プロセッサ(CPU)、メモリ、ディスク、I/O
- CPUの機能
- 命令の読み込み
- 命令の解釈
- 演算
- メモリの読み書き
- レジスタ
- アキュームレータ
- プログラムカウンタ
- スタック
- メインメモリの技術
- 2次記憶の変遷

第3回:コンピュータの歴史1
・計算機の歴史
- ENIACはコンピュータの元祖か?
- 機械式計算機(階差マシン, タイガー計算機, そろばん, 計算杓)

・黎明期から汎用機大型機まで
・コンピュータアーキティクチャという考えが生まれる

第4回:コンピュータの歴史2
・マイクロプロセッサの誕生から
・マイコンと大型コンピュータ(ほ乳類と恐竜的な違い)

第5回:コンピュータの歴史3
ミニコンからマイコンへ
・ワークステーションの誕生
・LANとコンピュータ
・パソコンの時代へ

第6回:コンピュータの命令
・命令の基本
・命令セットとアーキティクチャ
・高性能化とプログラムのしやすさの綱引き

第7回:プロセッサの仕組み
・コンピュータの内部構成(内部アーキテクチャ)
・ワイヤードロジック方式
・マイクロプログラム制御方式(ダイナミックアーキティクチャ)
・命令セットと実行速度
・CISCとRISC
・VLIW

第8回:現代のマイクロプロセッサにみる高速化技術
・パイプライン制御(スーパーパイプライン)
・先読み技術
・並列演算モジュール
・マルチプロセッサ(マルチコア)

第9回:メモリアーキティクチャ
・階層記憶
・レジスタ
・キャッシュメモリ
・主記憶
・仮想記憶

第10回:仮想記憶の技術
・キャッシュメモリから磁気ディスクまで
・高速アクセスと大容量の両立
・OSとハードウェアの連携
・メモリアクセスの高速化のために

第11回:補助記憶の技術
・ハードディスクの技術
・光ディスクの技術

第12回:データ転送の技術(I/Oとバス)
・階層化されたバス
・低速バスから超高速内部バスまで
・低速入出力デバイス
・高速入出力デバイス
・プログラムI/O方式
・DMA方式

第13回:ネットワークアーキティクチャ
・LANとコンピュータの仮想化
・インターネットと仮想化技術

第14回:コンピュータの歴史ふたたび
・パソコンが主流になってからの歴史
・みなさんが生まれてからのコンピュータの歴史
・現代のコンピュータ
・インターネット中心のコンピュータ
・まとめ

第15回:定期試験
・試験

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