計算機工学

科目基礎情報

学校 福島工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 計算機工学
科目番号 0135 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電気工学科(R2年度開講分まで) 対象学年 5
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 計算機システム(改訂版),春日 健,舘泉 雄治,(株) コロナ社
担当教員 小泉 康一,春日 健

到達目標

①コンピュータシステムの構成について説明できる.
②加算器,減算器の設計ができる.
③マイクロプロセッサのアーキテクチャについて説明できる.
④コンピュータネットワークの基礎技術について説明できる.
⑤高信頼コンピュータシステムの構成について説明できる.

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
コンピュータシステムの構成について説明できる. 各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。
加算器,減算器の設計ができる.各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。
マイクロプロセッサのアーキテクチャについて説明できる.各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。
コンピュータネットワークの基礎技術について説明できる.各授業項目の内容を理解し、応用できる。各授業項目の内容を理解している。各授業項目の内容を理解していない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
コンピュータシステムを構成するさまざまな装置と情報の流れを学習する.
授業の進め方・方法:
定期試験の成績を80%,課題と小テストの成績を20%として総合的に評価し,60点以上を合格とする.
中間試験を50分で実施する.期末試験を50分で実施する.
注意点:
講義は集中して聴き,理解に努める.復習は必ず実施し,不明な点は授業の際に質問する.
参考書:英語で学ぶコンピュータ概論,春日,小泉,市川,本田他,(株)電気書院,よくわかるディジタル回路,春日 健,(株) 電気書院,ドリルと演習シリーズ ディジタル回路,春日 健,(株) 電気書院,安全・高信頼システムデザイン入門,鹿股 昭雄,春日 健,(株) 電気書院

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 コンピュータシステムの構成1 CPU,メモリ,I/O
2週 コンピュータシステムの構成2 取出しサイクル,解読・実行サイクル
3週 ハードウェア構成 入出力,メモリ,演算,制御の各装置
4週 ソフトウェア構成1 システムソフトウェア,応用ソフトウェア
5週 ソフトウェア構成2 汎用コンピュータ,パーソナルコンピュータ
6週 データ表現 基数変換,補数,浮動小数点表示
7週 前期中間試験
8週 ブール代数とディジタル回路1 論理積,論理和,否定,MOSトランジスタによる基本論理回路
2ndQ
9週 組合せ回路 論理回路の簡単化,加算器,エンコーダ
10週 順序回路1 RSフリップフロップ,Dフリップフロップ
11週 順序回路2 JKフリップフロップ,Tフリップフロップ,カウンタ
12週 2進加算と2進減算 半加算器,全加算器,半減算器
13週 直列加算器と並列加算器1 遅延回路,シフトパルス
14週 直列加算器と並列加算器2 桁上げ先見加算器
15週 加算器を用いた減算回路 2の補数回路
16週
後期
3rdQ
1週 プロセッサのアーキテクチャ 命令セットアーキテクテャ
2週 データタイプ 数値データ,けち表現,非数値データ
3週 命令セット データ転送命令,演算命令,プログラム制御命令
4週 アドレス指定方式1 絶対アドレス指定,相対アドレス指定
5週 アドレス指定方式2 イミーディエイトアドレス指定
6週 アドレス空間とセグメント 物理アドレス,セグメント
7週 後期中間試験
8週 仮想記憶 スワップアウト,スワップイン,オーバーレイ
4thQ
9週 CISCとRISC 基本命令セット,LSI向き
10週 コンピュータの高信頼化要求 高度情報化社会,故障検出,静的冗長,動的冗長
11週 信頼性工学の基礎概念 信頼度,故障率,MTBF,マルコフ過程
12週 ディジタル回路の故障 障害と故障,縮退故障,ブリッジ故障,一時故障
13週 フォールトトレラント設計 フォールトトレランスの原理と基礎概念
14週 テスト技術 テストの重要性,経路活性化法
15週 フェイルセイフ技術 鉄道・原子力発電所の制御システム
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
専門的能力分野別の専門工学情報系分野計算機工学整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。4後15
基数が異なる数の間で相互に変換できる。4後15
整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。4後15
小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。4後15
基本的な論理演算を行うことができる。4後15
基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。4後15
論理式の簡単化の概念を説明できる。4後15
簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。4後15
論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。4後15
与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。4後15
組合せ論理回路を設計することができる。4後15
フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。4後15
レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。4後15
与えられた順序回路の機能を説明することができる。4後15
順序回路を設計することができる。4後15
コンピュータを構成する基本的な要素の役割とこれらの間でのデータの流れを説明できる。4後15
プロセッサを実現するために考案された主要な技術を説明できる。4後15
メモリシステムを実現するために考案された主要な技術を説明できる。4後15
入出力を実現するために考案された主要な技術を説明できる。4後15
コンピュータアーキテクチャにおけるトレードオフについて説明できる。4後15
ハードウェア記述言語など標準的な手法を用いてハードウェアの設計、検証を行うことができる。4後15
要求仕様に従って、標準的なプログラマブルデバイスやマイコンを用いたシステムを構成することができる。4後15
分野横断的能力汎用的技能汎用的技能汎用的技能書籍、インターネット、アンケート等により必要な情報を適切に収集することができる。3後15
収集した情報の取捨選択・整理・分類などにより、活用すべき情報を選択できる。3後15
課題の解決は直感や常識にとらわれず、論理的な手順で考えなければならないことを知っている。3後15
どのような過程で結論を導いたか思考の過程を他者に説明できる。3後15
適切な範囲やレベルで解決策を提案できる。3後15

評価割合

試験課題相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合80200000100
基礎的能力80200000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000