計算機アーキテクチャ特論

Principles of Computer Architecture

996D303

63CSARO601

滝本　宗宏

Munehiro Takimoto

2025年度前期

2025年度

①First semester

水曜2限

The second class on Wednesday

創域理工学研究科　情報計算科学専攻

Department of Information Sciences, Graduate School of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

仮想機械を含めて，この１０年で，計算機アーキテクチャは大きな進歩を遂げた．本授業では，そうしたアーキテクチャ資源の有効利用の方法を示す．

Modern programming languages need special compilation techniques or runtime environments. In this course, you will learn the runtime architectures supporting these programming languages including object oriented and functional programming languages.

計算機資源の有効な利用法を通じて，ハードウェアを考慮したプログラミングの素養を身に付ける．
本専攻のディプロマポリシーにある「情報科学専攻の専門分野に応じた高度な専門知識，および，研究能力」を身に付けるための科目である．

Through the course, you can master programming techniques considering runtime architectures including hardware along the diploma policy of this department.

1. ゴミ集めの問題点を理解する．
2. ゴミ集め手法の違いと特徴を理解する．
3. オブジェクト指向や関数型プログラムといった，複雑なプログラムがどのように計算機資源を利用するか理解する．
4. メモリ階層について理解し，有効なメモリ資源の利用法を理解する．
　

1. Understand the issues of garbage collection.
2. Understand the difference of features of several garbage collection techniques.
3. Understand the effective utilization of computer resources in execution of object oriented and functional programming languages.
4. Understand the effective utilization of memory resources based on a memory hierarchy.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

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各回の講義内容を十分復習し，講義中に示すポイントを説明できるようにしておくこと．

You have to check the contents described in this class, and become able to explain the points shown in this class.

授業中の発言（20%）およびレポート（80%）によって評価する．

evaluated by the state of discussions (20%) and technical reports (80%) in corresponding ratios.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

最新コンパイラ構成技法，Andrew W. Appel 著，神林靖，滝本宗宏　訳，翔泳社

Andrew W. Appel, Modern Compiler Implementation in ML

１．　序論：計算機アーキテクチャ概説　　　　　　　
　最近の計算機アーキテクチャについて概説する，
２．　ゴミ集め（１）　　　　ゴミ集め機構の基本を示す．
３．　ゴミ集め（２）　　　　ゴミ集めの色々な手法を示す．
４．　オブジェクト指向言語のコンパイル（１）　
　オブジェクト指向プログラムの実現の基礎を示す．
５．　オブジェクト指向言語のコンパイル（２）
　高速なオブジェクト指向プログラムの実現法を示す．
６．　関数型言語のコンパイル（１）
　関数型プログラムの実現の基礎を示す．
７．　関数型言語のコンパイル（２）
　高速な関数型プログラムの実現法を示す．
８．　中間表現と基本ブロック（１）
　ハードウェアを考慮したプログラムの表現形式を示す．
９．　中間表現と基本ブロック（２）
　解析に有効ｎプログラム表現を示す．
１０．レジスタ割付け（１）
　プログラムの変数をレジスタに割り付ける際の問題点を示す．
１１．レジスタ割付け（２）
　レジスタ彩色法をとおして，レジスタ割付け問題の解決法を示す．
１２．メモリ階層の利用（１）　キャッシュメモリの基礎を示す．
１３．メモリ階層の利用（２）　キャッシュメモリを有効に利用する手法を示す．
１４．命令レベル並列性と命令スケジューリング（１）
　命令レベル並列の基礎を示す．
１５．命令レベル並列性と命令スケジューリング（２）
　スケジューリングによる命令レベル並列化法を示す．

1. Summary of this class
2. garbage collection (1)
3. garbage collection (2)
4. compilation in object oriented programming languages (1)
5. compilation in object oriented programming languages (2)
6. compilation in functional programming languages (1)
7. compilation in functional programming languages (2)
8. intermediate representation and basic blocks (1)
9. intermediate representation and basic blocks (2)
10. register allocation (1)
11. register allocation (2)
12. usage of hierarchy of memory (1)
13. usage of hierarchy of memory (2)
14. instruction-level parallelism and scheduling (1)
15. instruction-level parallelism and scheduling (2)

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specified on demand

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