検索結果
-
-【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。