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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11年目

〜2006年(平成18年)度のCity-1: maruCk FPGAコンピュータ〜





ビデオGod's will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の最後の5年間(2004-2008)を紹介しています.

この曲には,作曲者(高橋隆一)自身,何度も勇気付けられました.




この年は,履修登録した50人中39人が課題のプログラムを走らせる結果になり,約8割という達成率に復帰することができました.過去10年間使えていた学部演習室(情報科学部棟3Fの313)を使えない上に,授業アンケートを試験期間に入る前に実施する必要性から,例年の15週ではなく,14週ですべての作業を打ち切らざるを得なかったという悪条件があったにもかかわらずの快挙でした.例年よりペースを早めました.すべての作業を14週目の2007年1月25日(木)の17:50に打ち切りました.これも悪条件だったのか,幸いしたのか5年毎のリース契約更新に伴い,CADツールとプラットフォーム(CADツールを走らせるコンピュータ)をすべて入れ替えていました.情報工学科の実験室(情報科学部棟314)の設備は5年契約で,今回が2度目の更新でした.前回と同様,入れ替えは後期が始まる直前の夏に行いました.

City-1のプラットフォームはこの2006年夏に,それまでのSunWS(Solaris)から,Windows PC(Windows XP)に入れ替えました.10年間愛用してきたSunWS (Solaris)には,特にその安定性と実績の点で,依然多くの魅力がありました.他方でWindows PCの性能が大きく向上していました.Linuxも普及し始めていました.機種やOSの選定は1年前の2005年夏から始めました.

幸い2005年6月には米国カリフォルニア州アナハイムで開催されたDesign Automation Conference(DAC)を訪れる機会に恵まれました.世界最大のエレクトロニクスショーが年1回開催されるのです.City-1を紹介する論文がDACと併催だった教育についての国際会議MSEに受理されて掴んだ機会でした:

Ryuichi TAKAHASHI and Hajime OHIWA:
"Legitimate Peripheral Participation on FPGA
for Fine-Grain Microprocessor Design Education,"…ACM, IEEE
IEEE Proc. MSE 2005: International Conference on
Microelectronic Systems Education, pp.99-100 (2005)

某大手EDAベンダーのブースを皮切りに,「学部3年生にコンピュータの仕組みと設計方法の基本を指導している.次期プラットフォームの選定をしている」などと話して相談することができました.インテルのブースを訪れ,Sunのブースを訪れるなどして得た結論は
  1. 速さで選ぶなら「AMDのopteronにSun Solaris 10」という使い方であり
  2. 信頼性と実績の点では,「Ultra SPARCに Solaris 10」という使い方だ
というものでした.が,EDAベンダーなどからの十分なサポートが期待できないことが分かりました. この学生実験(City-1)では大規模な設計は行わないことなどに配慮して,向こう5年間のプラットフォームとしてWindows PC(Windows XP)を選びました.文房具として使っていた他のツールもSunWS(Solaris)からWindows PC(Windows XP)に移行することになりました.上の写真右は,入れ替えの作業前に筆者(高橋隆一)の居室に持ち込んでもらって動作確認中の当該Windows PCです.使うことに決めたCPUはPentium(R)4でした.

前年度と同じ記述例(RISC-3FB4)を情報工学科の学部3年生全員に提供しました.課題も例年通りのユークリッドの互除法を与えました.互いに素な場合と2以上の最大公約数を持つ場合と等しい場合の3通りのすべてで最大公約数(GCM)と最小公倍数(LCM)を求めることができることを要求しました.

この年は「クロック周波数をCPU内部の2倍にしてメモリバンド幅を上げる」というユニークな設計が見られました.メーカーの設計者は低速なメモリに悩まされているので話が逆ですが,そこが面白いと思いました.私から「君たちの製作技術じゃ,そんなにビット幅のある配線はできないよ」と言われての発想でした. 他にも多数の工夫を行っていることから,この発想をした2人を最優秀設計製作賞に選びました.1人は従来のパイプライン設計教育では果たせなかった「4段パイプラインのCISCマシン」を作ってくれちゃっていました!乱発行を搭載した学生数は前年の13人から6人に減りましたが,18人の学生が乗算命令と除算命令の両方を追加した他,3人の学生がユークリッドの互除法命令を実現するなどの工夫が見られました.

この年はもうひとつのエピソードがありました.1班がFPGAを壊したのですが,2年前にドイツからの留学生が編み出した手法で窮地を切り抜けたのです.この手法は,この留学生の名に因(ちな)んで,「レーコフの方法」と呼ばれるようになりました.

この年は,私以外のスタッフとして,情報科学研究科・情報工学専攻M2(修士課程2年)の川野敦史(かわの・あつし)君と藤岡篤志(ふじおか・あつし)君にTA(teaching assistant)を担当いただきました.川野敦史君が担当できない2回についてはM1(修士課程1年)の水口雅則(みずぐち・まさのり)君に代わっていただきました.


高橋隆一(たかはし・りゅういち)



最優秀設計製作賞受賞者:

しおた こうたろう やすだ ゆういちろう

塩田 耕太朗

保田 裕一朗



課題をクリアしたスーパースカラ・プロセッサ一覧:

あきやま ゆうすけ いとう やすひと いわき ゆうすけ いわした まさあき おがさわら かずき おち てつや

秋山 雄亮

伊藤 泰人

岩城 雄介

岩下 正明

小笠原 和輝

越智 哲也


かきざき じゅんぺい かさまつ ひろと こうづき ゆずる こだま じゅんいち ささき なおはる しまいち じゅん

柿崎 淳平

笠松 祐人

上月 謙

児玉 純一

佐々木 直晴

嶋市 純


しらいし ゆう すがはら あきひこ すみ たかよし せきもと だいすけ せと まさひろ そねだ たつや

白石 雄

菅原 明彦

隅 崇佳

関本 大介

瀬戸 将博

曽根田 達也


たなか たかゆき てらだ たかあき とくなが かずや なかむら ゆうじ にしなが やすひろ はらおか きょうたろう

田中 貴之

寺田 孝明

徳永 和也

中村 雄二

西永 康弘

原岡 恭太郎


ひらた ゆうや ぼうた かずき ほり ただお まきの てつひと まつしま りきや みかみ さだとし

平田 雄也

坊田 一樹

堀 忠雄

槙野 哲人

松島 力也

三上 貞俊


もとやす ゆう もり けんた やまね けんじ やまもと ひろゆき よこやま ひろき わたなべ けいすけ

元安 優

森 健太

山根 健二

山本 裕之

横山 弘樹

渡辺 圭佑


やまのうち あきひろ

山ノ内 昭洋







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