計算機アーキテクチャー

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

計算機アーキテクチャー

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Computer Architecture

授業コード　Class code

994361I

科目番号　Course number

43ICCOE301

教員名

中野　秀洋

Instructor

Hidehiro Nakano

開講年度学期

2026年度前期

Year

2026年度

Semester

②Second semester

曜日時限

火曜1限

Class hours

Thursday / 1st

開講学科・専攻　Department

工学部　電気工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering

単位数　Course credit

2.00単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

最近は様々な機器にコンピュータが搭載されるようになってきた。CPUはこれらの機器を制御する中心的な役割を果たす。本講義では、CPUの構成方法と動作原理、および記憶階層の仕組みについて学ぶ。

目的　Objectives

コンピュータのハードウェア、特にその制御の中心となるCPUがどのように構成されているか、CPU上でプログラムがどのように実行されるかについて理解する。また、パイプライン処理、記憶階層とその制御機構、並列プロセッサなどの高性能化手法について理解する。

到達目標　Outcomes

(1) CPUの構成方法と動作原理について説明できる。
(2) 高性能化手法が性能に与える影響について説明できる。
(3) 新しいアーキテクチャーのCPUが登場した際に、その仕組みを理解できる。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

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/

履修上の注意　Course notes prerequisites

計算機概論関連の科目を履修していることが望ましい。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

-

準備学習・復習　Preparation and review

授業の資料はWebページに掲載するので授業前の予習および授業後の復習を行うこと。

成績評価方法　Performance grading policy

毎回の授業時に出題する演習課題を30%、定期試験を70%考慮し、6割以上を合格とする。

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・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

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

-

MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

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/

参考書・その他資料　Reference and other materials

(1) コンピュータの構成と設計第6版（上）、日経BP社刊
　　パターソン＆ヘネシー著、成田訳、ISBN：978-4296070091
(2) コンピュータの構成と設計第6版（下）、日経BP社刊
　　パターソン＆ヘネシー著、成田訳、ISBN：978-4296070107

授業計画　Class plan

1　ガイダンス：コンピュータの構成概念とテクノロジ
　　・本講座の目的と講義スケジュール
　　・プログラムの裏側
　　・コンピュータの内部
　　・集積回路
2　性能の役割
　　・性能の測定、比較
3　命令：マシンの言葉I
　　・演算、オペランド
　　・命令の表現
　　・条件判定用の命令
4　命令：マシンの言葉II
　　・手続きのサポート
　　・アドレッシング方式
　　・配列とポインタの対比
5　コンピュータの算術論理演算
　　・負の数、加算と減算、論理演算
　　・算術論理演算ユニット
　　・乗算、除算、浮動小数点演算
6　プロセッサ：データパスと制御I
　　・データパス、実現方式
7　プロセッサ：データパスと制御II
　　・マイクロプログラム制御
8　例外と割り込み
　　・例外、割り込みの構造
　　・ベクトル割り込み、優先順位
　　・割り込み応答
9　パイプラインI
　　・パイプライン化、パイプラインの制御
　　・データ・ハザード
10　パイプラインII
　　・ストール、フォワーディング
　　・分岐ハザード
　　・性能
11　容量と速度の両立I
　　・記憶階層に共通する概念
　　・キャッシュダイレクトマップ方式
12　容量と速度の両立II
　　・キャッシュセットアソシアティブ方式
　　・仮想記憶
13　プロセッサと周辺装置のインタフェース並列プロセッサ
　　・バス、主記憶
　　・SIMD型のコンピュータ、MIMD型のコンピュータ
　　・単一バス結合のMIMD、ネットワークの結合のMIMD
　　・並列プロセッサの将来方向
14　講義総括
　　・講義全体を通したポイントの総括・復習
15　まとめ

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

-

教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

N

授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class

N

シラバス情報