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コンピュータ設計の基礎

マイナビ出版

1,810円+税

コンピュータが「実際に設計できる」本当の“基礎”を提供。コンピュータの基本設計「アーキテクチャ」。その設計を行うエンジニア「アーキテクト」に送る必携教科書! マイコミジャーナル「コンピュータアーキテクチャの話」より再編成し、実際にコンピュータを設計する場合に役立つ知識を提供します。

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内容紹介

コンピュータ設計の「アーキテクト」に送る必携教科書! コンピュータが実際に設計できる、本当の“基礎”を提供。

本書は、コンピュータのマイクロアーキテクチャがどのようになっているかについて実戦的な説明を行い、設計のやり方を理解してもらうことを目指しています。コンピュータの中心となる汎用プロセサの設計をベースに記述していますが、解説している技術は組み込み用のプロセサやプロセサ以外のディジタルシステムにも共通のものであり、これらのシステムを設計しようとする人たちにも役立つものです。

第1章ではバックグラウンドとしてコンピュータの歴史と命令アーキテクチャなどの概要を説明し、第2章はパイプライン処理、第3章は整数演算器、第4章は浮動小数点演算器、第5章はキャッシュおよびメモリ管理について説明しています。

第2章以降の各章では、ブロックダイヤグラムレベルでそれぞれの処理構造とハードウェアの動きを説明しており、論理設計の知識があればプロセッサの各部をどのように作れば良いかを理解できます。どのような制御回路を作ればパイプラインがうまく動かせるのか、また現在のマイクロプロセサで使われているような高速、高性能な演算器の構造について、詳しく解説します。

それぞれテーマについては現在の技術だけでなく、初期の簡単な構造より性能の向上を目指して変遷してきた技術の流れとして説明しますので、「なぜ現在の技術に発展してきたのか」その理由が理解可能です。こうした理解は、読者がより良い機構を考えるときの助けになると考えています。また、設計しようとしているプロセサやディジタルシステムが、性能よりもコストや消費電力を優先するものである場合は、最も複雑で高速な機構よりも簡単な機構の方が目的に適っている、という場合もあり、技術の流れを理解していることは役に立つと考えます。

本書が「コンピュータなどのディジタルシステムのマイクロアーキテクチャを設計したい」というエンジニアや学生の皆さんの力となり、設計人口を増やすことに貢献できれば幸いです。

書誌情報

  • 著者: Hisa Ando
  • 発行日: (紙書籍版発行日: 2010-11-26)
  • 最終更新日: 2010-11-26
  • バージョン: 1.0.0
  • ページ数: 291ページ(PDF版換算)
  • 対応フォーマット: PDF
  • 出版社: マイナビ出版

対象読者

コンピュータのアーキテクチャが気になる方、詳しく知りたい方

著者について

Hisa Ando

東京工業大学大学院 理工学研究科 電子工学専攻を卒業後,富士通に入社し,先端コンピュータの開発に従事。現在は,テクニカルライターとしてプロセッサやスーパーコンピュータ関係の報道や解説を中心に活動しており,マイナビニュースに『コンピュータアーキテクチャの話』を連載中。また,いくつかの大学で非常勤講師としてコンピュータアーキテクチャの講義を担当している。博士(工学)。
http://journal.mycom.co.jp/column/architecture/index.html

目次

Chapter.1 コンピュータアーキテクチャ

  • 1.1 アーキテクチャって何だ?
  • 1.2 歴史的な計算機械(先史時代のコンピュータ)
  • 1.3 コンピュータのタイプ
  • 1.4 命令セットアーキテクチャとマイクロアーキテクチャ
  • 1.5 単純な構造のコンピュータ
  • 1.6 命令の構造

Chapter.2 コンピュータのマイクロアーキテクチャ

  • 2.1 コンピュータの性能向上
  • 2.2 コンピュータの基本構造
  • 2.3 パイプラインの設計

Chapter.3 整数演算器の設計

  • 3.1 コンピュータの数値表現
  • 3.2 加算器(Adder)
  • 3.3 乗算器(Multiplier)
  • 3.4 割り算器
  • 3.5 シフト回路(シフタ)

Chapter.4 浮動小数点演算器の設計

  • 4.1 IEEE 754以前の浮動小数点データフォーマット
  • 4.2 IEEE 754規格
  • 4.3 浮動小数点加算器
  • 4.4 浮動小数点乗算器
  • 4.5 浮動小数点積和演算器
  • 4.6 浮動小数点除算器
  • 4.7 平方根演算器
  • 4.8 Newton-Raphson法とGoldschmidt法
  • 4.9 10進浮動小数点演算

Chapter.5 メモリアクセスの効率化

  • 5.1 ローカルメモリとキャッシュメモリ
  • 5.2 キャッシュメモリの構造
  • 5.3 キャッシュの管理
  • 5.4 各種のキャッシュ構造
  • 5.5 メモリ管理

まとめ

参考文献

索引

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