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広島市立大学・情報科学部・情報工学科・学部3年の情報工学実験
マイクロコンピュータ設計教育環境City-1の実施6年目

〜2001年(平成13年)度のCity-1: maruCf FPGAコンピュータ〜





ビデオCity-1 beyond pipeliningで広島市立大学・情報科学部・情報工学科3年生を対象に高橋隆一が実施したマイクロコンピュータ設計教育環境City-1の2001年度からの3年間(2001-2003)を紹介しています.




リース契約更新に伴い,この年はCADツールだけでなく,WS(ワークステーション)もすべて入れ替えていました. 同時にカリキュラムの見直しも行われたのですが,履修登録した情報工学科3年生50人中39人が課題のプログラムを走らせるという2000年度並の8割という達成率が維持されました.

履修登録した50人中7人がスーパースカラに挑戦!…その全員がそれぞれ独自の設計で課題のプログラムを走らせることに成功しました.「スーパースカラ」は実行時に動的に命令間の並列性を検出して,可能なら複数の命令を同時発行する先端技術です.

広島市立大学・情報科学部・情報工学科の学生実験の設備は5年契約のリースでした. 契約は5年目の2000年度で切れていました.入れ替えは後期が始まる直前の2001年夏に行いました.

他方で情報工学科はこの前の2000年度秋にカリキュラムを見直し,ソフトウエアとハードウエアの他にネットワークを情報工学科の第3の柱にしたいという方針を打出していました.ネットワークの指導が前期の情報工学実験の半分に組まれ,本情報工学実験City-1は,この2001年度(平成13年度)から後期に組まれました.

この2001年(平成13年)度は2段パイプラインのRISCマシンをベースに,2命令を格納できるフェッチパケットを備えた記述例,RISC-2SS2を書き下して情報工学科の学部3年生全員に提供しました.論理合成は可能だが完結してはおらず,Verilog HDLの9個のモジュールからなる983行という記述量でした.命令発行機構はオートマトンとして書き下しました.後に静的オートマトン記述(static state machine description),略してSSMDと呼ぶことになる記述スタイルです.CISC-3のプリフェッチユニットでも使っていた,City-1独自の記述スタイルです:

高橋隆一:::Verilog HDLによるシステム開発と設計, 共立出版(2008)ISBN978-4-320-12222-2


RISC-2SS2では同時発行可能か否かを調べる回路については,故意に,出力依存がないかだけを調べる数行の記述にとどめておきました.この結果,多い学生で70通りの場合を調べるように増やす工夫をしてくれました.スーパースカラを設計させることは各自の命令セットアーキテクチャで同時発行可能な組合わせを直接書き下すことを強いるため教育的だと思われました.RISC-2SS2は2命令を格納するフェッチパケットを使っているため,命令1,命令2,命令3,命令4…がこの順に並んでいたとして,命令1と命令2が同時発行可能でなかった場合,次は命令3と命令4が同時発行可能かしか調べない素朴な設計でした.が,バッファを増やして,命令2と命令3が同時発行可能かまでを調べる設計をしてくれた学生もいてくれました.

事務手続きの都合で, CADツールなどの導入日程に無理があり, この年は期間を2週間だけ延長しました. すべてのデバッグ作業を2月16日で打ち切りました.試験期間や卒業論文の発表会などのあった日はいっさいの作業をさせていません. 所要日数についての生徒の報告(下に掲載してるページでの紹介)に食い違いがあることをご了承下さい.


高橋隆一(たかはし・りゅういち)



最優秀設計製作賞受賞者(5人):

きたほり たけひろ たけうち さとる とりもと たく みなみ さとし よしだ ひでのり

北堀 剛広

竹内 達

鳥本 拓

南 智史

吉田 英憲


最優秀設計製作賞を受賞したのはスーパースカラというわけではありません…比較的早い時期に完成させていることが第一条件です.また,最優秀設計製作賞に選ばれなかった設計製作にもみどころのあるものが多数見受けられました.大切なことは経験を社会に役立てることですね.



その他のスーパースカラ:

おおいし しょうこ むらしま だいすけ わかつき まなぶ

大石 祥子

村島 大介

若槻 学


健全なCISC:

うえき あきひこ おか たかし おか たけし かわさき たかし かわもと さとし こうの けんいちろう

上木 彰彦

岡 宜史

岡 武志

川崎 貴之

川元 智

河野 健一郎



こおの とみかず こばやし かずひこ せと じゅんいち たなか まゆみ たなべ やすひろ なるせ ゆき

河野 臣和

小林 一彦

瀬戸 淳一

田中 真由美

田辺 泰弘

成瀬 由希



みなみ ひろこ よしなが じゅんや よしむら けんご

南 寛子

吉永 純也

吉村 賢吾


健全なRISC:

あかせ ひでお いそい たいち いとう だいすけ おかべ ともひろ かとう よしかず かわかみ たかひろ

赤瀬 秀夫

礒井 太地

伊藤 大輔

岡部 朋宏

加藤 慶一

川上 貴宏



かわぐち としふみ ごうだ たけひろ さかりだに だいすけ さとう まさゆき とみた さとし のむら ひろし

川口 俊文

合田 武弘

盛谷 大輔

佐藤 将之

富田 智

野村 浩



ふじもと きよし ますだ たかし ますだ たかし もりた ようすけ

藤本 清

桝田 貴史

増田 崇志

森田 洋介







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