慶應義塾大学
2018年度 秋学期
コンピューター・アーキテクチャ
Computer Architecture
第1回 Lecture 1:
What's in a Computer?
The lectures for this class will be in English, but
Japanese-speaking students are encouraged to join. Adequate materials
and support to learn the topic and complete the assignments will be
available in both languages.
Plotting Performance
Let's look at some graphs of computer system performance.
Special Content
Outline of This Lecture
- Plotting Performance
- Course Outline
- Grading Criteria and Requirements
- Contact Information, Office Hours and Class Notes
- What's a Computer?
コンピュータって、何？
- What's in a Computer's Guts?
コンピュータの内蔵は？
- Fundamentals of Computer Design
コンピュータデザインの基礎
- Introduction
- Technology Trends
- Quantitative Principles of Design
定量的なデザイン概念
- Homework/課題
教材
Course Outline
What I Want You to Learn
- How a computer executes a program
- Parallelism in computation
- Pipelining
- Caching
- Virtualization, esp. of memory
- Evolution of technology (Moore's Law)
- Putting it all together to understand performance
If you learn these things, you're in good shape!
ムーアの法則の後期に入ったということは、先端のマルチコア・マイクロプロセッサは新しい時代を迎えたということだ。これからのコンピューターデザインはその事実をふまえなければなりません。並列データ処理、データの転送、熱等は非常に重要なファクターです。現在のコンピュータ環境を支えるマイクロプロセッサの技術を中心に扱い、動作原理や高速化の原理について考えます。次のような課題を扱います。
- 計算機の構成と動作原理
- 高級言語と機械語
- コンパイラと最適化技術
- オペレーティングシステムとプロセッサの関係
- プロセッサの構成と設計
- インプット・アウトプットシステム、データストレージシステム
- マルチプロセッサネットワーク
以下の事項を注意してください。
内容を理解し、課題を行う上で基本的なC言語の知識が必要となる場合があります。しかし、大きなプログラムや複雑なプログラムを作成する能力は必要ありません。C言語の文法 (繰り返し、条件判断、関数呼出し、記憶クラスなど) の知識だけで十分です。したがって、Java 言語や Pascal 言語などの他の手続き型言語しか知らなくても、数時間の自習で理解できます。
We have entered the late Moore's Law period of computer architecture,
as shown by the latest multicore microprocessors. From this point
forward, computer design must concentrate on parallel processing, data
transfer, and heat management as especially important factors.
Studying modern microprocessor design, we will see where performance
is created in computer systems, including:
- Structure and development of processors
- High-level language and machine language
- Compiler optimization
- Relationship of architecture and operating systems
- Input/output systems, data storage systems
- Multiprocessor networks
教科書 Textbook
コンピュータの構成と設計~ハードウエアとソフトウエアのインタフェース 第3版 (上)
デイビッド・A. パターソン (著), ジョン・L. ヘネシー (著), David A. Patterson (原著), John L. Hennessy (原著), 成田 光彰 (翻訳)
日経BP社
ISBN-10: 482228266X
ISBN-13: 978-4822282660
and the second volume:
コンピュータの構成と設計~ハードウエアとソフトウエアのインタフェース 第
3版 (下)
デイビッド・A. パターソン (著), ジョン・L. ヘネシー (著), David A. Patterson (原著), John L. Hennessy (原著), 成田 光彰 (翻訳)
日経BP社
ISBN-10: 4822282678
ISBN-13: 978-4822282677
Computer Organization and Design: The Hardware-Software
Interface, third edition
David A. Patterson and John L. Hennessy
Morgan Kauffman, 2007
ISBN-10: 0123706068
ISBN-13: 978-0123706065
A recommended, but not required, more advanced text:
コンピュータアーキテクチャ 定量的アプローチ 第4版
John L. Hennessy (著), ジョン・L・ヘネシー (著), デイビッド・A・パター
ソン (著), David A. Patterson (著), 中條 拓伯 (監修, 翻訳), 吉瀬 謙二
(翻訳), 佐藤 寿倫 (翻訳), 天野 英晴 (翻訳)
翔泳社
ISBN-10: 4798114405
ISBN-13: 978-4798114408
Computer Architecture: A Quantitative Approach, fourth edition
John L. Hennessy and David A. Patterson
Morgan Kauffman, 2007
ISBN: 978-0-12-370490-0
Requirements
Let's go look at the syllabus.
Contacting Me/Office Hours
連絡先/オフィスアワー
If you need to contact me, email is the preferred method. Please put
"COMP-ARCH:" in the Subject field of the email. If I do not respond to a
query within 24 hours, please resend. For more urgent matters, junsec
should know how to get ahold of me.
Office Hours, Spring 2018秋のオフィスアウアー：Wednesday （水曜日）, 10-12,
Delta N211. You may come to my office during this time without an
appointment. If you wish to see me otherwise, you can attempt to find
me directly, or send me email to arrange an appointment.
What's a Computer?
What's in a Computer?
(Here's the fun part...)
Our computer
This computer is currently shut down, but could be revived if
someone wants to tinker with it. It has 32 wonderful cores! It was
a gift from Intel.
The Wiki
Okay, today's goal is to lay
out the
wiki. Everyone should expect to contribute to the
wiki every week. You will work in pairs, on a subtopic
for the week's main topic. You should bring in material that is
accurate and helpful, and you must cite your sources.
宿題
Homework
This week's homework. The wiki doesn't need to be submitted
through the SFS
system, though other homeworks must be.
- You should have a topic selected for next week, and a partner to
work with. Prepare a wiki together, and be prepared to talk
about it during class. You do not need to prepare separate
slides.
- Install R on your laptop.
Next Lecture
Next lecture:
第2回 10月5日
Lecture 2, October 5: Five principles of computer architecture
以下で、P-Hはコンピュータの構成と設計~ハードウエアとソフトウエアの
インタフェース 第3版、
H-Pはコンピュータアーキテクチャ 定量的アプローチ 第4版.
Below, P-H is Computer Organization and Design: The
Hardware-Software Interface, and H-P is Computer Architecture:
A Quantitative Approach.
Readings for next time:
- Follow-up from this lecture:
- P-H: Chapter 1
- H-P: Chapter 1.1 - 1.12
- For next time:
Additional Information
その他