到達目標
1. コンピュータに利用されているハードウェアの構造・構成を理解し説明できる。
2. コンピュータに利用されているハードウェアの高度化技術、高速化技術を理解し説明できる。
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 |
| 1. コンピュータに利用されているハードウェアの構造・構成を理解し説明できる。 | コンピュータに利用されているハードウェアの構造・構成を理解し説明できる。 | コンピュータに利用されているハードウェアの基本的な構造・構成を理解し説明できる。 | コンピュータに利用されているハードウェアの構造・構成を理解するとこが困難で、説明できない。 |
| 2. コンピュータに利用されているハードウェアの高度化技術、高速化技術を理解し説明できる。 | コンピュータに利用されているハードウェアの高度化技術、高速化技術を理解し説明できる。 | コンピュータに利用されているハードウェアの基本的な高度化技術、高速化技術を理解し説明できる。 | コンピュータに利用されているハードウェアの高度化技術、高速化技術を理解することが困難で、説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
Ⅰ 人間性 1 Ⅰ 人間性
Ⅱ 実践性 2 Ⅱ 実践性
Ⅲ 国際性 3 Ⅲ 国際性
CP2 各系の工学的専門基盤知識，および実験・実習および演習・実技を通してその知識を社会実装に応用・実践できる力 5 CP2 各系の工学的専門基盤知識，および実験・実習および演習・実技を通してその知識を社会実装に応用・実践できる力
CP4 他者を理解・尊重し，協働できるコミュニケーション能力と人間力 7 CP4 他者を理解・尊重し，協働できるコミュニケーション能力と人間力
学習目標 Ⅱ 実践性
学校目標 Ｄ（工学基礎） 数学，自然科学，情報技術および工学の基礎知識と応用力を身につける
学科目標 Ｄ（工学基礎） 数学，自然科学，情報技術および工学の基礎知識と応用力を身につける
本科の点検項目 Ｄ－ⅳ 数学，自然科学，情報技術および工学の基礎知識を専門分野の工学的問題解決に応用できる
学校目標 Ｅ（継続的学習） 技術者としての自覚を持ち，自主的，継続的に学習できる能力を身につける
本科の点検項目 Ｅ－ⅱ 工学知識，技術の習得を通して，継続的に学習することができる
学校目標 Ｆ（専門の実践技術） ものづくりに関係する工学分野のうち，得意とする専門領域を持ち，その技術を実践できる能力を身につける
学科目標 Ｆ（専門の実践技術） ものづくりに関係する工学分野のうち，得意とする専門領域を持ち，その技術を実践できる能力を身につける
本科の点検項目 Ｆ－ⅰ ものづくりや環境に関係する工学分野のうち，専門とする分野の知識を持ち，基本的な問題を解くことができる
教育方法等
概要:
計算機アーキテクチャのハードウェア技術と構造・構成、関連するソフトウェア技術を学習する。
授業の進め方・方法:
急速に発展している計算機のアーキテクチャのハードウェアの構造・構成、高度化・高速化技術、関連するソフトウェア技術を学習する。
評価では授業で出題する演習課題の取組み状況を重視している。
また、前期・後期とも第8週前後に，達成度評価試験を実施する．
評価の割合は達成度確認試験30%，定期試験30%、確認テスト10%，演習30%であり，前期と後期の成績を同じ割合で評価する．成績によっては，再試験および追試験を行うことがある．
前期に再試験を行う場合は，前期の達成度試験および定期試験のみ上書き対象とするため，評価割合を60%とし，それ以外の前期の確認テスト，前期の演習は上書きせずそのまま計算する．前期再試験を受験した場合，前期評価の評価点は最大60点となる．
後期に再試験を行う場合は，後期の達成度試験および定期試験のみ上書き対象とし，前期の評価点は変更せず，後期の確認テスト，後期の演習は上書きしない．後期再試験を受験した場合，学年末評価の評価点は最大60点となる．
再試験の受験条件として，確認テストおよび演習・課題への取り組みが見られることを条件とする．また，授業への参加態度が悪い（例えば，遅刻が多い，居眠り，別の科目の課題への取り組みが見られる）などがある場合は，再試験の受験を認めないことがある．
追試験の該当者となった場合には，追試験対象になった定期試験について，その定期試験の点数の代わるものとして評価する．
注意点:
数学の基礎的な計算能力と説明のための文章力を養っておくこと．
授業で示される演習課題に，授業中または自学自習により取り組むこと．
目標が達成されていない場合には，演習・課題の再提出を要求する場合がある．
関数電卓を準備すること．
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
基礎概念：コンピュータの歴史
数値表現 |
コンピュータの歴史を理解し説明できる．
2進数，16進数を始めとしたコンピュータ上の数値表現を理解し説明できる．
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| 2週 |
数値表現 |
2進数，16進数を始めとしたコンピュータ上の数値表現を理解し説明できる．
コンピュータ上の小数表現について理解し説明できる．
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| 3週 |
データ形式（小数表現） |
コンピュータ上の小数表現について，固定小数，浮動小数を理解し説明できる．
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| 4週 |
データ形式と演算誤差
コンピュータの基本構造 |
コンピュータ上で小数表現を行うと誤差が生じることを理解し説明できる．
コンピュータの基本構造を理解し，説明できる．
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| 5週 |
コンピュータの基本構造
記憶装置（記憶装置の動作原理と構成，階層構造） |
コンピュータの基本構造を理解し，説明できる．
メモリデバイスの動作原理と構成を理解し説明できる。
コンピュータのメモリ階層とプログラムの局所性を理解し説明できる。
記憶装置のトレードオフを説明できる．
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| 6週 |
記憶装置（階層構造，分類）
磁気ディスク（アクセス時間） |
磁気ディスクのアクセス時間の計算ができる。
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| 7週 |
磁気ディスク（アクセス時間とディスクアレイ），SSD
問題演習 |
磁気ディスクのアクセス時間の計算ができる．
第6週までの内容について，総括し，計算や説明問題を解くことによってこれまでの内容を理解し，説明できる．
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| 8週 |
【達成度評価試験】 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
入出力装置（トポロジ，バス） |
入出力装置とコンピュータの接続について説明できる．
バスマスタを調停する回路の動作とその仕組みついて理解し説明できる。
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| 10週 |
入出力装置（バス，USB，外部インタフェース，割込みとポーリング） |
バスシステム，USB, SATAなど各種インタフェースの規格についてその特徴を説明できる。
割込みについて説明できる．
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| 11週 |
演算装置・制御装置（コンピュータの構成と命令実行） |
コンピュータの構成と命令実行の流れについて理解し説明できる．
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| 12週 |
演算装置・制御装置（コンピュータの構成と命令実行，命令セットとプログラム） |
コンピュータの構成と命令実行の流れについて理解し説明できる．
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| 13週 |
演算装置・制御装置（命令セットとプログラム）
アセンブリ言語演習 |
コンピュータにおける命令セットとプログラムについて理解し説明できる．
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| 14週 |
アセンブリ言語演習 |
アセンブリ言語を用いてALUにおける算術演算、論理演算を用いたプログラムを記述できる。
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| 15週 |
演算装置の仕組み，問題演習 |
コンピュータにおける演算装置の仕組みについて，リプルキャリー回路をはじめとしたALUの仕組みを理解し説明できる．
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| 16週 |
【前期定期試験】 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
コンピュータの性能評価 |
プロセッサの処理性能を評価する方法について理解し説明できる．
具体的には，性能，性能比，レイテンシ，スループット，CPIなどの各指標や，アムダールの法則について理解し，説明できる．
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| 2週 |
性能と演算装置・制御装置（パイプライン） |
パイプライン機構と，性能に対する効果について理解し，説明できる．
パイプラインハザードとストールについて説明できる．
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| 3週 |
性能と演算装置・制御装置（パイプライン） |
パイプライン機構と，性能に対する効果について理解し，説明できる．
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| 4週 |
データ表現（文字コード） |
文字コードについて符号化文字集合と文字符号化方式を理解し説明できる．
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| 5週 |
記憶装置（キャッシュメモリ） |
キャッシュメモリの動作原理およびヒット率，平均アクセス時間をはじめとした評価手法を理解し説明できる．
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| 6週 |
記憶装置（キャッシュメモリ） |
キャッシュメモリについて，フルアソシアティブ伏木，ダイレクトマップ方式，セットアソシアティブ方式を理解し説明できる．
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| 7週 |
記憶装置（キャッシュメモリ） |
キャッシュメモリについて，フルアソシアティブ伏木，ダイレクトマップ方式，セットアソシアティブ方式を理解し説明できる．
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| 8週 |
記憶装置（キャッシュメモリ，仮想記憶） |
キャッシュメモリについて，フルアソシアティブ伏木，ダイレクトマップ方式，セットアソシアティブ方式を理解し説明できる．仮想記憶の概要を説明できる．
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| 4thQ |
| 9週 |
【達成度評価試験】 |
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| 10週 |
入出力装置・記憶装置（RASIS，ディスクアレイ） |
RASISとディスクアレイについて理解し，説明できる．
稼働率を計算できる．
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| 11週 |
演算装置・制御装置（プロセッサアーキテクチャ） |
バイトオーダや命令セット，CISC/RISCについて理解し，説明できる．
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| 12週 |
演算装置・制御装置（マルチコアプロセッサ） |
マルチコアプロセッサについて理解し，説明できる．
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| 13週 |
演算装置・制御装置（高速化） |
スーパースカラ方式，アウトオブオーダー実行の動作原理を理解し説明できる．
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| 14週 |
ヘテロジニアスアーキテクチャ（GPGPU，FPGA，ASIC）
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近年広く用いられ始めているヘテロジニアスアーキテクチャについて理解し，説明できる．
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| 15週 |
コンピュータアーキテクチャのまとめとトレードオフ |
コンピュータにおけるトレードオフについて説明し，アーキテクチャについて俯瞰して理解し，説明できる．
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| 16週 |
【後期定期試験】 |
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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 | 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| コンピュータシステム | ネットワークコンピューティングや組込みシステムなど、実用に供せられているコンピュータシステムの利用形態について説明できる。 | 4 | |
| デュアルシステムやマルチプロセッサシステムなど、コンピュータシステムの信頼性や機能を向上させるための代表的なシステム構成について説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 達成度試験 | 定期試験 | 確認テスト | 演習・課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 30 | 30 | 10 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 15 | 15 | 10 | 0 | 40 |
| 専門的能力 | 15 | 15 | 0 | 30 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |