3.1　ハードウェア

組み合わせ論理回路

コンピュータ内部は, 論理素子が集まった論理回路によって構成されている。

半加算器

"1桁の2進数AとBの加算を行う"もの。

答え:ア

否定論理積(NAND)

答え:イ

順序論理回路

入力に対して出力が一位に決まる組合せ論理回路に対して,
過去の入力による状態と現在の入力とで出力が決まる論理回路を順序論理回路と呼ぶ。

答え:エ

FPGAを用いた論理回路設計

従来型の「回路図をもとに, プリント基盤上に論理ICを配置し, 配線を行なって論理回路を製造する」手法に変わって,
”論理回路を自由にプログラムできる”FPGAがある。
ハードウェア記述言語(HDL)を用いて構成される。

低消費電力LSIの設計技術

　スマホに使われる集積回路(LSI)の消費電力を抑える方法をこれから挙げる。

ダイナミック電力の低減

ダイナミック電力：回路ブロックの動作に伴って消費される電力のこと。

高性能が必要な回路ブロックには従来の方法で, さほど速い動作が必要でない回路ブロックには電力消費を抑える。
これをマルチVDDと呼ぶ。

スタティック電力の低減

スタティック電力：動作の有無に関わらず消費する電力のこと。

動作する必要がない回路ブロックへの電源供給を遮断することで電力消費を抑える。
これをパワーゲーティングと呼ぶ。

データコンバータ

あるデータを異なる形のデータに変換する機械。

A/Dコンバータ

アナログ信号をディジタル信号に変換する電子回路。

コンピュータ制御

各種の機械や装置を目標とする状態に自動的に行われるものを自動制御という。

アクチュエータ

コンピュータが出力した電気信号を力学的な運動に変える装置。

プロセッサアーキテクチャ

プロセッサの種類と方式

CISC:高機能命令を実装可能だが, １命令が複雑になる。
RISC:１命令の処理が単純なため,パイプライン処理に向いている。

プロセッサの構成と動作

答え:エ

オペランドのアドレス計算

　

主記憶上データのバイト順序

ビッグエンディアン:上位バイトから下位バイト
リトルエンディアン:下位バイトから上位バイト

　

割込み制御

割込みには, 内部割込みと外部割込みが存在する。

答え:ウ

3.3 プロセッサの高速化技術

パイプライン

　パイプライン処理は１つの命令を複数のステップに分割して並列に処理を行う方式。

制御ハザート

プログラムの途中に分岐命令があると, 先読みした命令ではなく分岐先の別の命令が実行されてしまう…
その結果, 先読みの実行が無駄になってしまう。

答え:ウ

データハザート

命令1でデータを書き換える前に, 後続命令である命令2がそのデータを読み込むと整合性が保てなくなる…

パイプライン処理効果

答え:イ

並列処理

SISD(シングル)とMIMD(マルチ)が並列コンピュータに対応する。

答え:イ

マルチプロセッサ

複数のCPUを並列に動作させることによって処理能力の向上を図るのが, マルチプロセッサという。

プロセッサの性能

CPUの性能を表すのに利用れているのが,