第1回ガイダンス

高性能コンピューティング論２
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高性能コンピューティング論２
第１回ガイダンス
高性能コンピューティング学講座
三輪忍
[email protected]
高性能コンピューティング論２
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講義の位置づけ
• 目的：コンピュータシステムの構成に関する発展的な内容を学ぶ
• 最近のコンピュータの構成は非常に複雑
• 例：アウトオブオーダ実行，投機実行など
• （大変だが）複雑な構成を正しく理解しておくことが重要
• 最新鋭のシステムを開発する人にとっては抑えておかなければならない基礎
• 理解していないと，いいプログラムが書けない
• 最近のコンピュータに関する以下の内容を講義
• どのようなハードウェア構造をしているか？
• その上でプログラムがどのように振る舞うか？
• 受講者の対象
• コンピュータアーキテクチャの基本（「FS基礎１」相当）を理解している人
高性能コンピューティング論２
講義の日程と形式
• 講義日程
• 10月： 8日（今日），15日，22日（休講），29日
• 11月： 5日，12日，19日（調布祭），26日
• 12月： 3日，10日，17日
• 1月： 7日，14日，21日，28日
• 2月： 5日（金曜だが木曜振替）
• 講義形式
• 講義が中心
• 出席は取らない
• 演習や宿題も出さない
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高性能コンピューティング論２
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成績評価の方法
• 期末レポート or 輪講発表
• 現時点では期末レポートを課す予定
• 期末レポートを課した場合は期末レポートの点数で成績評価
• 受講者が理解度が高い場合には後半（1月以降？）に論文輪講を実施
• 論文輪講を実施した場合は輪講発表の点数で成績評価
• 輪講を実施した場合は期末レポートはなし
高性能コンピューティング論２
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参考書
• 参考書
• John L. Hennessy & David A. Patterson,
“Computer Architecture, 5th Edition:
A Quantitative Approach”, Morgan Kaufmann
• 安藤秀樹，「命令レベル並列処理－プロセッサ
アーキテクチャとコンパイラー」，コロナ社
• 五島正裕，「アドバンスト・コンピュータ・アーキテクチャ」講義資料
• https://onedrive.live.com/?cid=f8c884b8b4ebae97&id=F8C884B8B4EB
AE97%21275&authkey=!ANalbwVO5hLUbUI
• 復習用
• パターソン＆ヘネシー著，「コンピュータの構成と
設計 – ハードウェアとソフトウェアのインター
フェース –」，日経BP社（第5版）
高性能コンピューティング論２
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講義内容に関する質問
• 積極的に行ってください
• 前回までの内容を理解していることを前提に講義
• 分からない部分を放置すると，新しい内容が理解できない（悪循環）
• 質問方法
• 授業中に直接
• 授業後に直接
• メールで（宛先： [email protected]）
高性能コンピューティング論２
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講義の流れ
• 第1回：ガイダンス
• 第2回：プロセッサの基礎（FS基礎1の復習）
• 第3回：スーパスカラプロセッサの基礎
• 第4回：投機
• 第5回：アウトオブオーダ実行機構
• 第6回：分岐予測，プリフェッチ
• 第7回：メモリ非曖昧化
• 第8～9回：マルチスレッドプロセッサ
• 第10回： LSIの微細化への対応
• 第11～12回：プロセッサの省電力技術
• 第13～14回：アクセラレータとVLIW
※ 様子をみて変更するかも
この辺で輪講を行うか判断
情報システム基盤学基礎１
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導入：この講義で解説する
技術の位置づけ
情報システム基盤学基礎１
コンピュータの分類
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システム要求
規模性能
大
高
消費
電力
多
システム要求
規模性能
小
低
消費
電力
少
• サーバ
• web，メール，データベースなど
• スーパーコンピュータ（例：「京」）
• パーソナルコンピュータ
• デスクトップ，ラップトップ，ネットブックなど
• パーソナルモバイルデバイス
• タブレット，スマートフォンなど
この辺のコンピュータで
使われている技術を解説
• 組み込みコンピュータ
• 携帯音楽プレーヤー，電子書籍端末，
電子辞書，車の制御部など
用途に応じて
異なる設計が必要
情報システム基盤学基礎１
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コンピュータアーキテクチャ
• ハードウェアとソフトウェアのインタ
フェース
• ソフト側から見た場合
• ハード内の振る舞いを隠ぺい
• ソフトが利用可能な機能を定義したもの
• ハード側から見た場合
• ハードが実現すべき機能を定義したもの
• 実現のためのハードウェア設計
アプリケーション
（Word, Excel 等）
システムソフトウェア
（OS，コンパイラ等）
コンピュータ
アーキテクチャ
論理回路
ソフトウェア
ハードと
ソフトの
インタ
フェース
＋
ハード
設計
ハードウェア
電子回路
情報システム基盤学基礎１
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コンピュータの基本構成
• プロセッサ：データを処理するハードウェア
• メモリ：データを格納するハードウェア
• 入力/出力装置：データの入出力を行うハードウェア
（例：キーボード，ディスプレイ，スピーカー等）
コンピュータ
プロセッサ
データ
入
力
装
置
メモリ
出
力
装
置
データ

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