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科目の基本情報
| 開講年度 | 2020 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学研究科(博士前期課程)情報工学専攻 | |
| 領域 | 主領域 : C | |
| 受講対象学生 |
大学院(修士課程・博士前期課程・専門職学位課程) : 1年次, 2年次 |
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| 選択・必修 | ||
| 授業科目名 | コンピュータ・アーキテクチャ特論 | |
| こんぴゅーた・あーきてくちゃとくろん | ||
| Advanced Computer Architecture | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | EN-CMPS-5
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 開講学期 |
後期 |
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| 開講時間 |
水曜日 3, 4時限 |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 高木 一義 (工学部) | |
| TAKAGI, Kazuyoshi | ||
| SDGsの目標 |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 集積回路技術の進歩により、高性能コンピュータシステムが利用可能になってきている。高性能計算の基礎にあるのは並列性の活用である。この授業では、コンピュータシステムで採用されている種々の並列処理技術について解説する。 (Course description/outline) With the recent advances in integrated circuit technology, high-performance computer systems have become available. Making full use of parallelism is the key for high-performance computing. This course provides knowledge of various parallel processing technologies employed in computer systems. |
|---|---|
| 学修の目的 | 種々の並列処理技術について理解し、高性能計算機システムの設計や、並列アーキテクチャを意識したソフトウェア設計ができることを目指す。 (Learning objectives) The aim of this course is to understand various parallel processing technologies. Students learn system design of high-performance computers and software design with the knowledge of parallel architecture. |
| 学修の到達目標 | 応用に適した並列アーキテクチャを設計、選択できる。 並列性を生かしたプログラミングができる。 (Achievements) The goal is to be able to design/select parallel architecture suitable for the application and to be able to design programs utilizing parallelism. |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 定期試験の点数で評価し、100 点満点で 60点以上を合格とする。 (Grading policies and criteria) Students must aquire at least 60 points out of 100 at the term-end exam. |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 | |
| 授業改善の工夫 | |
| 教科書 | コンピュータアーキテクチャ[第6版]定量的アプローチ（ヘネシー&パターソン、エスアイビー・アクセス/星雲社） (Textbook) Computer Architecture, Sixth Edition: A Quantitative Approach (J. L. Hennessy, D. A. Patterson, Morgan Kaufmann) |
| 参考書 | コンピュータの構成と設計【上】第5版（パターソン＆ヘネシー、日経BP社） コンピュータの構成と設計【下】第5版（パターソン＆ヘネシー、日経BP社） (Reference material) Computer Organization and Design MIPS Edition, Fifth Edition: The Hardware/Software Interface (D. A. Patterson, J. L. Hennessy, Morgan Kaufmann) |
| オフィスアワー | 質問等は電子メールにより随時受け付ける。 (Office hour) Feel free to contact via email at any time, if you have any questions. |
| 受講要件 | 基本的な計算機アーキテクチャおよびハードウェア設計について理解していること。 (Prerequisites) Understanding of basic computer architecture and hardware design is required. |
| 予め履修が望ましい科目 | |
| 発展科目 | |
| その他 |
英語対応授業である。 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
|---|
| キーワード | 並列処理、命令パイプライン、スーパースカラ、ベクタアーキテクチャ、SIMD命令セット拡張、グラフィックス処理ユニット、マルチプロセッサ |
|---|---|
| Key Word(s) | parallel processing, instruction pipeline, superscalar, vector architecture, SIMD instruction set extension, graphics processing unit, multiprocessor |
| 学修内容 | 第1回 パイプラインとハザード 第2回 命令レベル並列性(1) 静的スケジューリング 第3回 命令レベル並列性(2) 分岐予測 第4回 命令レベル並列性(3) 動的スケジューリング 第5回 命令レベル並列性(4) 投機実行 第6回 命令レベル並列性(5) 複数命令発行 第7回 データレベル並列性(1) ベクタアーキテクチャ 第8回 データレベル並列性(2) SIMD命令セット拡張 第9回 データレベル並列性(3) グラフィックス処理ユニット 第10回 データレベル並列性(4) ループレベル並列性 第11回 スレッドレベル並列性(1) マルチプロセッサアーキテクチャ 第12回 スレッドレベル並列性(2) 共有メモリ型マルチプロセッサ 第13回 スレッドレベル並列性(3) 同期 第14回 スレッドレベル並列性(4) メモリコンシステンシ 第15回 動向と展望 第16回 定期試験 (Course contents) 1. Pipelining and Hazards 2. Instruction-Level Parallelism (1) Static Scheduling 3. Instruction-Level Parallelism (2) Branch Prediction 4. Instruction-Level Parallelism (3) Dynamic Scheduling 5. Instruction-Level Parallelism (4) Speculation 6. Instruction-Level Parallelism (5) Multiple Issue 7. Data-Level Parallelism (1) Vector Architecture 8. Data-Level Parallelism (2) SIMD Instruction Set Extensions 9. Data-Level Parallelism (3) Graphics Processing Units 10. Data-Level Parallelism (4) Loop-Level Parallelism 11. Thread-Level Parallelism (1) Multiprocessor Architecture 12. Thread-Level Parallelism (2) Shared-Memory Multiprocessors 13. Thread-Level Parallelism (3) Synchronization 14. Thread-Level Parallelism (4) Memory Consistency 15. Trands and Perspectives 16. Term-end Exam |
| 事前・事後学修の内容 |