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用途を決め、予算と電力の中で部品を選び、速さを見積もる。選ぶたびに何かを諦める——それが設計である。
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設計書を PDF で保存する
あなたの設計書は、あなたのものである。手元に残しておくこと。
誰が、何のために使う機械か。そしていくらまで、どこに置くか。この 3 つが、あとの全ての取捨選択の出どころになる。
1 回の処理をこの時間以内に終えたい、という要求。用途から目安を入れる。変えてよい。
あなたはメーカーの設計者である。ノート PC は買う人が部品を選べないが、設計者は選んでいる。その立場で、土台・CPU・メモリ・ストレージ・OS を決める。価格は 2026 年 8 月の実勢。予算と電力の 2 本の線を越えたら提出できない。
（用途を選ぶと題名が入る）
1 日目の PC 組み立てでは、これを勘で選んだ。いま同じ問いに秒で答えられる。 仕事にかかる時間を 4 つの項に分け、どこに時間が消えているかを見る。 計算はこのページがやる。あなたの仕事は、支配項を名指しして、なぜそうなるかを書くことだ。
用途ごとに与えられた目安値を使っている。深化 A で ex3 の実測値に置き換えられる。
部品を 1 つだけ替えたら何秒になるかを、すべての候補について計算した。 1 秒縮めるのにいくらかかるかが右端に出る。この列が、設計判断の根拠になる。
灰色の行は予算か電源容量を超えるもの。時間が伸びる案は「1 秒あたり」を出さない。
「もっと良い CPU にすれば速くなる」——1 日目ならそう答えた。 もっともらしいが実際には効かない改善を 1 つ選び、なぜ効かないかを数字で示すこと。 上の表の数字をそのまま使ってよい。この設問がこの課題の中心である。
上の計算は、03 章で習った式をそのまま当てはめた粗いモデルである。 入っていないものを知っておくことが、モデルを使えることの一部だ。
深化 A・B では、ex3 で実際に命令数を測り、この見積もりとの差を説明する。
6 つから 1 つ選んで取り組む。複数やっても最も良い 1 つだけを評価する。自分の得意な方向で、深く。
① の用途に関係する小さな処理を ex3 の CPU シミュレーター で書く（例：N 件のうち条件に合うものを数える）。実行すると画面に「実行した命令数」が出る。「設計書にコピー」で下に貼る。
ex3 の 12 命令のうち、なくても同じ結果が出せる命令を 1 つ選ぶ（例：MUL は ADD のループで代用できる）。同じ計算を、その命令あり／なしの 2 通りで書いて、命令数を比べる。
あなたの用途のうち、並列にできる割合 p を見積もる（判例は文書ごとに独立 → p ≈ 0.9。1 つの巨大 PDF の逐次解析 → p ≈ 0.2）。Amdahl の式 S = 1 / ((1−p) + p/n) でコア数 n の効果を出す。
自分の設計書を、自分の学部の教授か家族に説明する文章を 400 字で書く。規則は 1 つ：すべての数字に、用途から来る根拠を付ける。たとえ話は導入に使ってよいが、理由の代わりにはならない。
自分の設計を、下の 3 台のどれかと同じ 5 層で並べる。何が変わったかと同じだけ、何が変わっていないかを書く（プログラム内蔵、取り出し→解読→実行 …）。
あなたの用途は「多くの仕事に素早く応答する」ことが大事か、「1 つの重い仕事を最大の速さで終える」ことが大事か。04 章のスケジューリング体験で試したことと結びつけて、選んだ OS を弁護する。
ex2 の累加器 CPU（cpu_accum）に、自分の ISA から 1 命令（例：SUB、JEQ）を追加して EDA Playground で動かす。
実在する CPU を 1 つ選び、公表されている性能と ③ の見積もりの差がどこから来るかを説明する（キャッシュ・乱序実行・SIMD・ブースト ─ このモデルに入っていないもの）。
ここから先は設計書に印刷されない。先生が授業を直すために使う。短くてよい——どこで分かり、どこがまだ曖昧かを正直に。
Core は授業内に一度提出する。深化を書いたら、同じフォームからもう一度提出する（後の提出が有効）。
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