計算機方式論

Computer Architecture30

9963489

63CSARO302

熊澤　努

Tsutomu Kumazawa

2026年度前期

2026年度

①First semester

集中講義

集中講義により実施する．日程は掲示等で案内する．

創域理工学部　情報計算科学科

Department of Information Sciences, Faculty of Science and Technology

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

情報科学において，計算機ハードウェア構成，計算方式を理解することは，効率的なプログラムの効率化や動作の仕組みを理解するうえで重要である．本講義では，計算機の基本的なアーキテクチャを体系的に学習する．
CPUの動作方式，各種データの表現形式，記憶機構の仕組みを理解し，説明できるようになることを目標とする。

計算機の基本となるソフトウェアアーキテクチャおよびハードウェアアーキテクチャを学ぶことにより、日々進歩する計算機技術を理解する能力を獲得し、計算機に関連する他の科目の理解を深める。
本学科のディプロマポリシー「情報科学分野に応じた基礎学力と、その上に立つ専門知識を身に付けている」に該当する科目である。

１．命令形式，アドレス形式，データ形式を説明できる。
２．入出力チャネルと割り込みを説明できる。
３．動的再配置を説明できる。
４．ページングとセグメンテーションを説明できる。
５．キャッシュを説明できる。
６．記憶保護を説明できる。

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/​​​

対面授業を基本とする。
LETUS上にレジュメを配布するので，レジュメや参考書を用いて予習復習すること。

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講義レジュメをLETUSで配布する．該当箇所を予習・復習すること。
講義の準備学習：毎回、講義の内容を事前に調べて講義の学習の準備をすること。
講義の復習：講義の板書をもとに、自分に足りない知識を参考書等で調べて補充すること。

演習・小テスト・レポートにより総合的に評価する．配点は演習・小テスト・レポート 100%とする．

・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/

コンピュータアーキテクチャの基礎，柴山 潔，近代科学社, 2003.
コンピュータの構成と設計 MIPS Edition 第6版 上，下， David A.Patterson, John L. Hennessy 著，成⽥光彰訳，⽇経BP社，2021．

コンピュータアーキテクチャ（改訂5版），馬場 敬信，オーム社，2020．

コンピュータアーキテクチャのエッセンス［第2版］，Douglas E. Comer 著，吉川 邦夫訳，翔泳社，2020．

すべての授業を対面で実施する。 

1.計算機の基本構成，中央処理装置の構成，CPUの基本動作，命令の実行順制御の方式，特に，パイプライン方式を理解する。

2.CPUの配線論理およびマイクロプログラム制御を理解する。

3.命令語の構成，命令の種類，CISCとRISCを理解する。

4.演算方式として，レジスタによる演算，さらに高度なベクトル計算機を理解する。番地指定方式では，直接番地と間接番地，絶対番地と相対番地，レジスタによる番地修飾を理解する。

5.データ形式として，ビットや語の構成，数値の表現，特に，整数の補数表現を理解する。

6.負数の加算，浮動小数点表現，文字の表現を理解する。

7.チャネルによる入出力制御，チャネルプログラム，チャネルの種類を理解する。

8.チャネルと入出力装置の接続条件であるインタフェースを理解する。

9.チャネルと割り込み，プログラム状態語，割り込みの要因，割り込み処理，割り込みの使われ方を理解する。

10.記憶階層，プログラムの結合と実行，番地変換，記憶領域の構造と割当制御，動的再配置，多重プログラミングを理解する。

11.再配置方式で，レジスタ方式とマッピング方式を理解する。仮想記憶方式のページング方式を理解する。

12.仮想記憶方式のセグメンテーション方式を理解する。

13.記憶保護として，キー方式，リング保護方式等を理解する。キャッシュメモリの基本を理解する。

14.キャッシュメモリのマッピング方式，書込アクセス，ライン置換アルゴリズムを理解する。

15.到達度評価・総括

本科目の担当教員である熊澤努は，2001年度から2004年度まで、株式会社アドバンテストで産業用機器のソフトウェア開発に携わった。また、2011年度から現在にかけて、株式会社SRAにてソフトウェアシステムの研究並びに開発に従事しており、その業務で養った経験を活かし、機械学習に関する実用上重要な内容を講義する．

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