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2009年度夏学期 全学体験研究ゼミナール
(システム情報工学)

講義題目「マイクロプロセッサを設計してみよう」

担当教員: 中村 宏 准教授

時間:火曜日5限(16:30分開始)
場所:駒場リサーチキャンパス内先端科学技術センター4号館501号室
ガイダンス:4月8日6限に511教室で合同ガイダンスを行うほか、第1回目(4月14日)に行う。

講義の意義、目的、 概要

本ゼミナールでは、高度情報化社会を支えるコンピュータシステムの心臓部であるマイクロプロセッサを設計することで、その動作原理を理解することを目指す。最初に最先端のVLSI設計、プロセッサ開発について解説を加えると共に、受講者にCADソフトウェアを利用し、可能であればFPGAを用いてプロセッサの一部である論理演算・算術演算部を実際に設計してもらう。また進捗状況によってはプロセッサ全体の設計にもとらいする。これらの体験を通して、現在の計算システムの動作原理とVLSIシステムの設計に関する理解を深めてもらう。

キーワード:マイクロプロセッサ、VLSI設計、計算機アーキテクチャ、ハードウェア記述言語

授業計画

(1) 最初に、階層的に設計・製造されるVLSIシステムの設計手法について概要を説明する。
(2)そのあとで、マイクロプロセッサの中で実際にデータを処理・加工する論理演算・算術演算部を、レジスタトランスファレベルでの設計をハードウェア記述言語(VerilogまたはVHDL)を用いて記述する。その記述を、ワークステーション上のCADソフトを用いてシミュレーションすることでその動作を理解する。
(3) 次に、演算器の構成方法について理解し、種々の構成方法での設計を行い、スイッチレベルでの設計へCADソフトを用いて合成する。そのうえで動作速度と回路面積の評価を行うことで、回路面積と動作速度の間の関係を深く理解する。
(4) 時間に余裕があれば、マイクロプロセッサ全体の処理能力を向上させる手法について各自提案してもらい、設計・評価・考察を行う。

そのほかの情報

必要となる設備(ワークステーション、CADソフト)はすべてこちらで用意するので、本ゼミナールの受講に要する費用はない。

成績評価方法

レポート提出と簡単な口頭発表を行う。