応用情報の勉強で得た知識のメモ。
間違った解釈や補足などあったらコメントください。
- MA法
NAND回路のみで論理回路を実装する方法
ユーザーが自由に設計できるLSI。機能の記述（ハードウェア記述言語）、論理合成（回路への変換）、配置配線のステップで実装される。
- SystemC
C++をベースとしたシステムレベル記述言語でハードウェア記述言語より抽象的。ソフトウェアとハードウェアを一貫して記述できるためハードとソフトの整合性がとりやすい。
- IPコア
SoCなどの構成に使われ、再利用可能である。ソフトウェアでのライブラリに相当する。
- ダイナミック電力
回路ブロックのスイッチングにより消費される電力。電源電圧Vの二乗と周波数fの席に比例する。
- ダイナミック電力を小さくする手法
マルチVDD：高速に動作する必要のない回路ブロックではVを下げる。
DVS：負荷の大きさに応じてVの大きさを動的に変更する。
DVFS：Vだけでなくfも動的に変更する。
- スタティック電力
動作にかかわらず漏れ出すリーク電力。
- スタティック電力を小さくする手法
パワーゲーティング：動作しない回路ブロックには電源供給しないようにする
⇔電力供給がないとデータを保持できない
⇒リーク電力の少ないリテンションフリップフロップに一時的にデータを移す。
- A/Dコンバータ
アナログ信号をデジタル信号に変換する。分解能とサンプリング周波数により変換の精度が決まる。
分解能：デジタル信号が1変化するにはアナログ信号がいくつ変化する必要があるか。
例）３ビットで４Vの範囲を表す時の分解能は
4 ÷ 2^3 = 0.5 V になる
- シーケンス制御
あらかじめ決められた順序に従って制御する。リレー回路とラダー図をもちいたPLC。
外乱による影響をフィードバックして制御する。
外乱による影響を極力なくすように修正する。通常、フィードバック制御と併用される。
- サーミスタ
温度によって抵抗値が変わる。
- 距離画像センサ
対象との距離を測るセンサ。TOF方式が最もよく使われている。
TOF方式：レーザーなどが反射してセンサにたどり着くまでの時間を用いて距離を求める。
- ホール素子
ホール効果（電流に磁場をかけると起電力が発生する）を用いる非接触型のセンサ。
- アクチュエータ
電気エネルギーや流体エネルギー（空気圧など）を回転、並進運動などに変換する。アクチュエータの駆動回路として主なものにPWM（パルス幅変調）制御がある。
PWM制御：１周期に対するONの時間の比率（デューティ比）を大きくするとモーターの速度が速くなる。
マイクロプロセッサ。CPUの機能をLSIに実装したもの。
デジタルシグナルプロセッサ。デジタル信号の処理に特化していて、積和演算が速い。
- ワイヤードロジック
論理回路の組み合わせによって必要な処理を実現する。高速な一方、複雑な処理の実装には向かない。
- 命令実行の順番
命令フェッチ→命令解読→オペランドアドレスの計算→オペランドフェッチ→実行
割り込みによってプログラムの実行が中断された際に、割り込み終了後にプログラムの再開ができるようにスタックに退避される情報。
- 内部割込みの種類
プログラム割込み：オーバーフローや０による除算などが原因。
SVC割込み：スーパーバイザーコール割込み。OSのカーネル部が呼び出されたときの割込み。ファイル入出力など。
ページフォルト：主記憶のデータが存在しない位置を参照しようとしたときの割込み。
- 外部割込みの種類
タイマ割込み：時間が超過したとき。主にマルチタスクの時。
コンソール割込み：操作者が主導でする割込み。
入出力割込み：キーボード操作やディスク読み込みの終了など。
機械チェック割込み：ハードウェアに不具合が生じたときの割込みで優先順位が最も高い。
単位時間当たりの処理量
- ハザード
パイプライン処理が乱れることとその要因。
制御（分岐）ハザード：分岐命令によって先読みした命令が無駄になること。
投機実行：分岐先を予測して実行すること。
遅延分岐：分岐命令の後に実行しても問題ない命令は分岐後に実行することで分岐先特有の命令が分岐前に先読みされることを防ぐ。
- パイプライン処理の処理時間の求め方
（D+N-1）× P
D：パイプラインの深さ。１命令当たりのステップ数。
N：命令数
P：パイプラインのピッチ。１ステップ当たりの実行時間。
- スーパースカラ
複数のパイプラインを用いる。
Very Long Instruction Wordの略。互いに影響のない複数の命令をまとめて１つの命令のように同時に実行すること。まとめる命令数が一定になるように、数が足りない場合はダミー命令（NOP命令）が使われる。
使用した参考書
