新・標準プログラマーズライブラリ　RISC-Vで学ぶコンピュータアーキテクチャ　完全入門

3,300円 (税込)
16pt

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【コンピュータアーキテクチャがわかる!】
コンピュータアーキテクチャとは、より良いコンピュータの構成を模索し、設計し、実現するための方式です。学習には、重要概念の理解とハードウェアの設計、実装、そのシミュレーションによる動作確認と性能評価、また、FPGAなどにハードウェアを実装し、動作・検証・性能確認することが大切です。本書は、これらを通じてコンピュータアーキテクチャの本質を学ぶことを目指します。特に、オープンな命令セットアーキテクチャとして注目されているRISC-Vの採用、Verilog HDLによるハードウェアの記述、FPGAによるハードウェア動作まで、広い範囲を扱っている点が特徴です。

■こんな方におすすめ
・コンピュータアーキテクチャの初学者および再入門者
・コンピュータサイエンスをしっかり身につけたい学生の方
・RISC-Vの入門者

■目次
第1章イントロダクション
1-1 コンピュータの基本構成
1-2 コンピュータの性能
1-3 特定用途向け半導体とFPGA
第2章ディジタル回路の基礎
2-1 組み合わせ回路
2-2 順序回路
2-3 やわらかいハードウェアとしてのFPGA
第3章ハードウェア記述言語Verilog HDL
3-1 ANDゲートのモジュール記述
3-2 記述したモジュールのインスタンス化とシミュレーション
3-3 文字列を表示するシステムタスク$display
3-4 ブロックの指定
3-5 指定した時間が経過するまで待たせる命令#
3-6 システムタスク$finishと$time
3-7 不定値xとハイインピーダンスz
3-8 複数本の信号線、数値の表現、default_nettype
3-9 三項演算子とマルチプレクサ
……ほか
第4章 RISC-V命令セットアーキテクチャ
4-1 RISC-V RV32I命令セットアーキテクチャの概要
4-2 データ形式、負の整数の表現
4-3 命令形式
4-4 R形式の算術演算命令、論理演算命令、シフト命令
4-5 I形式の算術演算命令、論理演算命令、シフト命令
4-6 ロード命令、ストア命令、エンディアンと整列
4-7 条件分岐命令とプログラムカウンタ
4-8 lui、auipc、jal、jalr命令とその他の命令
第5章単一サイクルのプロセッサ
5-1 単一サイクルのプロセッサの設計方針
5-2 最初の版のプロセッサを設計するための構成要素
5-3 add命令を処理するx1のみの単一サイクルのプロセッサ
5-4 add命令を処理する単一サイクルのプロセッサ
5-5 addとaddi命令を処理する単一サイクルのプロセッサ
5-6 add、addi、lw、sw命令を処理する単一サイクルのプロセッサ
5-7 add、addi、lw、sw、bne命令を処理する単一サイクルのプロセッサ
5-8 シミュレーションの工夫と例題
第6章プロセッサの高性能化の手法
6-1 回路の動作周波数とパイプライン処理
6-2 パイプライン処理（2段）のプロセッサの設計と実装
6-3 パイプライン処理（3段）のプロセッサの設計と実装
6-4 パイプライン処理（4段）のプロセッサの設計と実装
6-5 パイプライン処理のプロセッサと同期式メモリ
6-6 パイプライン処理（5段）のプロセッサの設計と実装
6-7 ここまでのプロセッサの性能
第7章分岐予測
7-1 分岐予測の枠組み
7-2 分岐先バッファ
7-3 分岐の成立／不成立の予測
7-4 bimodal分岐予測
7-5 gshare分岐予測
第8章キャッシュメモリ
8-1 メインメモリとキャッシュ
8-2 容量が大きくて遅いメモリ
8-3 プロセッサのストール
8-4 ダイレクトマップ方式のキャッシュメモリ
8-5 マルチワードのダイレクトマップ方式のキャッシュメモリ
8-6 セットアソシアティブ方式のキャッシュメモリ
8-7 データキャッシュ
第9章 FPGA評価ボードを利用した動作の確認
9-1 ファイルの準備
9-2 Vivadoで論理合成、配置・配線してFPGAで動作確認

■著者プロフィール
吉瀬謙二：東京工業大学教授。アダプティブコンピューティング研究推進体の代表、ACRiブログの編集長を務める。コンピュータアーキテクチャとFPGAシステムの研究と教育に従事している。