情報科学のための教育用マイクロプロセッサシステムの開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06558043
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 安浦 寛人 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80135540)
• 研究分担者: 岩井原 瑞穂 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (40253538) ; 村上 和彰 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10200263) ; 佐藤 政生 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (30170781) ; 小野寺 秀俊 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80160927) ; 山崎 勝弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (70134260)
• キーワード: 教育用マイクロプロセッサ / ハードウェア実験 / ソフトウェア実験 / 計算機工学教育 / FPGA / LSI設計教育 / 実験カリキュラム / 計算機アーキテクチャ

研究概要

現在、大学を始めとする高等教育機関で行なわれている教育は、計算機リテラシーを中心とする計算機利用技術とプログラミング手法の教育に重点が置かれ、ソフトウェアからハードウェアまで計算機システム全体の構造と動作原理を理解する観点からは必ずしも十分なものとはいえない。本研究では、情報科学教育のために利用することを目的とした、マイクロプロセッサシステムを開発し、その上で計算機システムの総合的な教育を行なうためのカリキュラムならびに教育用実験環境の試作を目指してきた。
本研究で得られた成果の主なものは以下の通りである。
1.教育用マイクロプロセッサの開発:命令パイプライン、割込みなど実際のマイクロプロセッサと同等の機能を備え、かつ教育のため内部の構造を観測しやすくした、32ビットRISCマイクロプロセッサQP-DLX(九州大学)およびDLX-FPGAを開発した。
2.FPGAを利用した教育用マイクロプロセッサの開発:簡単に回路変更が可能なデバイスであるFPGAを利用した教育用マイクロプロセッサを開発した。複数の機関で異なる教育レベルに対応した設計を行なった。DLX-FPGA(九州工業大学)は本格的な32ビットプロセッサであり、大学院教育向けのハードウェア記述言語による設計カリキュラムも作成した。PICO(慶応大学)は、私立大学など学生数の大きな大学を対象としたカリキュラムを意識した入門教育用マイクロプロセッサである。そのほか、計算機アーキテクチャ・システム教育用FPGA実装ボード「安佐」(広島市立大学)も設計している。
3.公開設計データおよびベンチマークの整備:本研究で開発された各種教育用マイクロプロセッサの設計データや関係する教材、さらにCAD研究のためのベンチマーク・データやライブラリをインターネット上で公開した。

研究成果

• [文献書誌] T.Nakagawa,A.Yamaga,et al.: "Designing Educational Microprocessor QP-DLX with Full Synthesis" Proc.2nd Asian Pacific Conf.Hardware Description Languages(APCHDL'94). 143-146 (1994)
• [文献書誌] H.Kambara,and H.Yasuura: "KUE-CHIP2:A Microprocessor for Education of LSI Design" Proc.Synthesis and System Integration of Mixed Technologies (SASIMI'95). 233-240 (1995)
• [文献書誌] K.Nakagaki,M.Ouchi,et al.: "Design and Implementation of the Educational Microprocessor DLX-FPGA Using VHDL" Proc.2nd Asian Pacific Conf.Hardware Description Languages(APCHDL'94). 147-150 (1994)
• [文献書誌] 末吉敏則、井上弘士他: "教育用32ビットRISCマイクロプロセッサDLX-FPGAと教育ボードの開発" 第3回FPGA/PLD Conference & Exhibit論文集. 579-595 (1995)
• [文献書誌] M.Okumura,N.Yokoo,et al.: "Design and Implementaion of the Educational Microprocessor KITE using Gate Array with Full Synthesis" Proc,SASIMI'95. 219-226 (1995)
• [文献書誌] A.Hirata,H.Onodera,and K.Tamaru: "Estimation of Short Circuit Power Dissipation for Static CMOS Gates" IEICE Trans.Fundamentals. Vol.E79-A No.3(to appear,). (1996)