内容紹介
コンピュータアーキテクチャの理論、技術をわかりやすく解説!
大学や高専の情報関連学部・学科におけるコンピュータアーキテクチャの教科書として、学習するうえでの予備知識から、基本概念、構造・役割、新しい概念まで、基礎から体系的に理解できるよう解説。また、最新技術のトピックスも囲み記事として取り込んでいる。
このような方におすすめ
○情報系大学学部の学生や高専、専門学校の学生、および教員
○初級の情報技術関連技術者
目次
主要目次
第1章 概要
第2章 命令セットアーキテクチャ
第3章 メモリアーキテクチャ
第4章 入出力アーキテクチャ
第5章 プロセッサアーキテクチャ
第6章 命令レベル並列アーキテクチャ
第7章 ベクトルアーキテクチャ
第8章 並列処理アーキテクチャ
詳細目次
第1章 概要
1.1 コンピュータの進歩
1 コンピュータの歴史
2 国内のコンピュータの歴史
Column コンピュータ以前の歴史
3 デバイス技術の進歩
1.2 コンピュータアーキテクチャとは
1.3 コンピュータの基本構造
1 プロセッサアーキテクチャの基本
Column ノイマン型コンピュータ
2 メモリアーキテクチャの基本
3 入出力アーキテクチャの基本
4 アーキテクチャとシステムソフトウェア
1.4 コンピュータの性能
1 評価の尺度
2 評価方法
3 アムダールの法則
演習問題
第2章 命令セットアーキテクチャ
2.1 命令セットとは
2.2 命令形式
2.3 アドレッシング
2.4 命令セットの例
1 命令の種類
2 アドレッシング
Column Inrel社80x86の命令セット
2.5 命令セットの設計指針
演習問題
第3章 メモリアーキテクチャ
3.1 メモリデバイス
1 SRAMとDRAM
2 DRAMの高速化
3.2 記憶階層
3.3 キャッシュ
1 キャッシュの方式
2 キャッシュの構成
3 キャッシュの置換
4 キャッシュから主記憶への書き込み
5 キャッシュの性能
6 命令キャッシュとデータキャッシュ
7 多階層キャッシュ
Column キャッシュミスの原因
3.4 仮想記憶
1 仮想記憶の概念
2 仮想記憶の方式
3 仮想記憶の動作
4 ページの保護
5 キャッシュと仮想記憶の融合
演習問題
第4章 入出力アーキテクチャ
4.1 割込み
Column 割込みとOS
4.2 入出力制御
1 DAM制御方式
2 入出力チャネル
4.3 バス
1 同期バスと非同期バス
2 バスの基本操作
3 バスの調停
4 標準バス
Column PCの構成
4.4 入出力機器
1 ハードディスク装置
2 ディスクアレイ
演習問題
第5章 プロセッサアーキテクチャ
5.1 データ形式
1 情報の単位
2 データの種類
3 固定小数点数
4 2進数の表現
5.2 演算装置
1 加減算
2 シフト演算
3 乗算
4 除算方式
5 論理演算
6 浮動小数点四則演算
5.3 命令制御方式
1 CPUの基本的な命令制御
Column フォンノイマンによる電子計算機の構想メモ
2 命令制御
5.4 パイプライン方式
1 パイプラインとは
2 データパイプライン
3 命令パイプライン
5.5 パイプライン命令制御
1 パイプラインの乱れ
2 命令の追越し制御
5.6 高速命令実行方式
1 主記憶アクセスの高速化
2 命令の先読み
3 分岐命令の高速処理
Column 命令キャッシュと分岐命令の高速化
演習問題
第6章 命令レベル並列アーキテクチャ
6.1 命令レベル並列実行の分類
1 命令パイプライン方式
2 演算器並列方式
3 命令並列処理
Column RISCとCISC
6.2 スーパスカラとVLIW
1 スーパスカラ方式
2 VLIW方式
3 両者の比較
Column VLIWとマイクロ命令
6.3 命令実行の最適化
1 リザーベーションステーション
2 リネーミングレジスタ
Column IBM360/91
3 コンパイラの最適化
6.4 多重命令実行と制御フロー
1 投機的命令実行
2 条件処理命令
3 マルチスレッド方式
Column 命令レベル並列処理を実現したプロセッサの実例
演習問題
第7章 ベクトルアーキテクチャ
7.1 ベクトル処理とは
Column スーパコンピュータとは
7.2 ベクトルプロセッサ
1 ベクトルレジスタとベクトル命令
2 ベクトル演算パイプライン
7.3 ベクトル命令制御
7.4 条件付ベクトル処理
7.5 ベクトルプロセッサのメモリシステム
7.6 大規模データとキャッシュミス
演習問題
第8章 並列処理アーキテクチャ
8.1 並列処理の概要
1 並列処理の歴史
2 並列処理の分類
8.2 バス結合型並列アーキテクチャ
1 スヌープキャッシュ
2 同期方式
8.3 ネットワーク結合型並列アーキテクチャ
1 相互結合網
2 データ転送方式
3 ルーティングアルゴリズム
Column 地球シミュレータ
8.4 クラスタ
1 Beowulf型PCクラスタ
2 Score型クラスタ
Column グリッドコンピューティング
演習問題
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