RISC-5で学ぶコンピュータアーキテクチャ完全入門(新・標準プログラマーズライブラリ) [単行本]
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RISC-5で学ぶコンピュータアーキテクチャ完全入門(新・標準プログラマーズライブラリ) [単行本]

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出版社:技術評論社
販売開始日: 2024/02/26
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RISC-5で学ぶコンピュータアーキテクチャ完全入門(新・標準プログラマーズライブラリ) の 商品概要

  • 要旨(「BOOK」データベースより)

    コンピュータアーキテクチャへの理解を深めるベストな学習ステップとは―。命令セットアーキテクチャに、オープンソースで提供されているRISC‐Vを採用しよう。Verilog HDLを利用してハードウェアを記述し、シミュレーションしよう。さらにFPGAを利用すれば、ハードウェアを動作させるところまで手軽に実現可能だ。
  • 目次

    ------------------------------------------------
    第1章 イントロダクション
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    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
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    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

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    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
    3-10 ビット選択
    3-11 ビットの連結と複製
    3-12 論理演算子と算術演算子
    3-13 関係演算子
    3-14 論理シフト、算術シフトの演算子
    3-15 リダクション演算子
    3-16 if文とcase文
    3-17 クロック信号とカウンタ回路
    3-18 シフトレジスタと波形ビューア
    3-19 一定の間隔で生じる動作の記述とdefine文
    3-20 ランダムアクセスメモリ(RAM)とinclude文
    3-21 いくつかの代入の違い

    ------------------------------------------------
    第4章 RISC-V命令セットアーキテクチャ
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    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

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    第6章 プロセッサの高性能化の手法
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    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

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    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
  • 内容紹介

    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。
  • 著者紹介(「BOOK著者紹介情報」より)(本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです)

    吉瀬 謙二(キセ ケンジ)
    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
  • 著者について

    吉瀬 謙二 (キセ ケンジ)
    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。

RISC-5で学ぶコンピュータアーキテクチャ完全入門(新・標準プログラマーズライブラリ) の商品スペック

商品仕様
出版社名:技術評論社
著者名:吉瀬 謙二(著)
発行年月日:2024/03/08
ISBN-10:429714008X
ISBN-13:9784297140083
判型:B5
対象:専門
発行形態:単行本
内容:電子通信
言語:日本語
ページ数:320ページ
縦:23cm
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