新・標準プログラマーズライブラリ RISC-Vで学ぶコンピュータアーキテクチャ 完全入門（技術評論社） [電子書籍]

新・標準プログラマーズライブラリ RISC-Vで学ぶコンピュータアーキテクチャ 完全入門（技術評論社） の 商品概要

• 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。
  

• 目次

  第1章 イントロダクション
  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
  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
  
  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
  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
  
  第6章 プロセッサの高性能化の手法
  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
  
  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
  

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