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

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。


■こんな方におすすめ
・コンピュータアーキテクチャの初学者および再入門者
・コンピュータサイエンスをしっかり身につけたい学生の方
・RISC-Vの入門者


■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
…
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
…
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
…
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
…
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
…
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
…
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