シラバス参照
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| 科目一覧へ戻る | 2024/09/20 現在 |
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開講科目名 ／Course |
計算機システム・ＯＳ／Computer Systems and Operating System | ||||||||||||||||||||||||||||
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時間割コード ／Course Code |
S1408260_S1 | ||||||||||||||||||||||||||||
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開講所属 ／Course Offered by |
システム工学部／Faculty of Systems Engineering | ||||||||||||||||||||||||||||
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ターム・学期 ／Term・Semester |
2024年度／Academic Year 第1クォーター／1Q | ||||||||||||||||||||||||||||
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曜限 ／Day, Period |
月／Mon 2 | ||||||||||||||||||||||||||||
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開講区分 ／Semester offered |
前期／the former term | ||||||||||||||||||||||||||||
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単位数 ／Credits |
2.0 | ||||||||||||||||||||||||||||
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学年 ／Year |
2,3,4 | ||||||||||||||||||||||||||||
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主担当教員 ／Main Instructor |
和田 俊和／Toshikazu Wada | ||||||||||||||||||||||||||||
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科目区分 ／Course Group |
_ | ||||||||||||||||||||||||||||
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授業形態 ／Lecture Form |
講義 | ||||||||||||||||||||||||||||
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教室 ／Classroom |
北１号館Ａ１０１／北１号館Ａ１０１ | ||||||||||||||||||||||||||||
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開講形態 ／Course Format |
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ディプロマポリシー情報 ／Diploma Policy |
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教員名 ／Instructor |
教員所属名 ／Affiliation |
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| 和田 俊和／Toshikazu Wada | システム工学部（教員） |
| 菅間 幸司 | システム工学部（教員） |
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授業の概要・ねらい ／Course Aims |
本講義では， １）計算機を電子回路として理解するのではなく，レジスタ，メモリ，算術論理演算器（ALU），バス，のような機能単位の組み合わせとして理解すること ２）計算機を操作するために必要となるOperating System(OS)の基本的な働きと，その操作方法を理解すること を教授することを目的としている．このことは，我々が日常的に接するスマートフォンやPCの動作がなぜ遅くなったり速くなったりするのかを理解する上でも役に立つであろう．特に，現代的なPCで当たり前となった方式そのものを解説するだけでなく，その方式がどのようにして生まれ，標準になったのかという歴史的な解説も行う． |
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到達目標 ／Course Objectives |
以下の項目に関する十分な理解ができていることが到達目標である． 計算機システム：①機能単位の構成と働き，②機械語命令と制御信号の関係，③パイプライン処理とハザード，およびその解消方法，④キャッシュメモリと仮想記憶，ページング，⑤命令レベル並列処理とスーパースカラプロセッサ，⑥周辺機器とデータ入出力方式 OS:①プロセスとスレッド，およびCPU資源の割り当て，②アドレス空間の拡張と仮想記憶，③種々のファイルシステムと特性，④OSの操作技術（プロセス管理，ファイルシステム操作の基本） |
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成績評価の方法・基準 ／Grading Policies/Criteria |
期末試験による． 但し，欠席５回以上で受験資格を失う．４回までの欠席は成績には影響しない． 出席は，moodleで提出する出席確認課題の期限内提出による． |
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教科書 ／Textbook |
配布資料による． |
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参考書・参考文献 ／Reference Book |
計算機アーキテクチャ： 坂井修一 "コンピュータアーキテクチャ" コロナ社，ISBN 978-4-339-01843-1 OS： 松尾啓志，"オペレーティングシステム", (第2版) 森北出版(情報工学レクチャーシリーズ)，ISBN-13 978-4627810129 |
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履修上の注意 ・メッセージ ／Notice for Students |
AND,OR,NOT，フリップフロップ等の論理回路に関する知識，および，C言語のプログラミング能力を持つことが望ましい． 出席確認課題提出のため，充電済みのPCを持参すること． |
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履修する上で必要な事項 ／Prerequisite |
プログラミングを行う課題のためには，Windows PCにWSL2を用いたubuntuの環境，MACの場合はHome Brewの環境が構築されていることが必要．インストールができてない人にはやり方を指導する． |
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履修を推奨する関連科目 ／Related Courses |
論理回路，情報処理，等 |
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授業時間外学修についての指示 ／Instructions for studying outside class hours |
本授業の授業計画に沿って、準備学習1時間と復習1時間を毎週行ってください。さらに、授業内容に関連する課題に関する調査・考察を含めて、毎回の授業ごとに自主的学修を求めます。特に，補助教材としてC言語プログラムが配布されている場合は，それををコンパイル，実行し，動作を理解した上で授業に参加すること。 |
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その他連絡事項 ／Other messages |
記載事項なし |
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授業理解を深める方法 ／How to deepen your understanding of classes |
講義時間内に毎回演習問題を課し，翌回に正答の説明を行う． 【「アクティブ・ラーニング」実施要項 ⑪】 |
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オフィスアワー ／Office Hours |
月曜３，４コマ， A棟A513(和田)，A515（菅間） |
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科目ナンバリング ／Course Numbering |
S60052J11100S211，S60052J11100T213，S60052J11100U210，K60052J11100P283 |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考（担当） ／Notes |
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| 1 | １（4/15） | 計算機の基本構成要素 | レジスタとALU, 主記憶装置とALU，レジスタの制御，命令セットアーキテクチャ | |
| 2 | ２（4/22） | パイプライン処理 | パイプライン処理とハザード | |
| 3 | ３（5/7） | メモリ階層 | キャッシュと仮想記憶 | |
| 4 | ４（5/13） | 命令レベル並列処理１ | VLIWとスーパスカラ，並列処理とハザード，ループアンローリング，ソフトウエアパイプライニング | |
| 5 | ５（5/20） | 命令レベル並列処理２ | アウトオブオーダ処理，データ依存の分類，レジスタリネーミング，スーパスカラプロセッサの構成 | |
| 6 | ６（5/27） | 入出力 | 割り込み，ポーリング，DMA転送，デバイスドライバー | |
| 7 | ７（6/3） | オペレーティングシステムとは | CPU，主記憶装置，補助記憶装置などの抽象化 | |
| 8 | ８（6/10） | CPUの抽象化１ |
スレッドとプロセス，割り込みとディスパッチャ | |
| 9 | ９（6/17） | CPUの抽象化２ | CPUの割り当てアルゴリズム | |
| 10 | １０（6/24） | 主記憶の抽象化 | アドレス空間と仮想記憶 | |
| 11 | １１（7/1） | 補助記憶装置の抽象化 | ファイルシステム | |
| 12 | １２（7/8） | OSの操作 | ps, top, ls, ln, cat, tail, head, chown, man等のlinuxコマンド /dev/以下の特殊ファイル | |
| 13 | １３（7/18） | コマンドの実装 | cat, tail等の実装 | |
| 14 | １４（7/22） | 演習問題 | 講義の全内容の復習 | |
| 15 | １５（7/29） | 試験 | この試験結果で成績評価をします． |