コンピュータアーキテクチャ

科目基礎情報

学校	釧路工業高等専門学校	開講年度	令和08年度 (2026年度)
授業科目	コンピュータアーキテクチャ
科目番号	0088	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	情報工学分野	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	教科書：鈴木健一著『よくわかるコンピュータアーキテクチャ』 参考書： 1.酒井修一著 『電子情報通信学会編 コンピュータアーキテクチャ』 2.堀桂太郎著『コンピュータアーキテクチャ入門』 3.Hisa Ando著『プロセッサを支える技術』
担当教員	土江田 織枝

到達目標

コンピュータの基本構造，発展の歴史およびデータ表現の基礎を理解できる．
記憶装置の分類，構造および発展の歴史を理解できる．
命令セットアーキテクチャの基本概念を理解できる．
各種アドレッシング方式を理解できる．
並列処理およびパイプライン処理の仕組みを理解できる．
キャッシュおよび仮想記憶装置の構造と動作原理を理解できる．
周辺機器の構造および特徴と，割り込み処理を理解できる．

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
評価項目1	コンピュータの基本構造，発展の歴史およびデータ表現の仕組みを理解し，相互の関係を説明できる.	コンピュータの基本構造，発展の歴史およびデータ表現の基礎を理解できる．	コンピュータの基本構造，発展の歴史およびデータ表現の基礎を理解できない．
評価項目2	記憶装置の分類，構造および発展の歴史を理解し，記憶階層との関連を説明できる．	記憶装置の分類，構造および発展の歴史を理解できる．	記憶装置の分類，構造および発展の歴史を理解できない．
評価項目3	命令セットアーキテクチャの基本概念を理解し，命令形式やアドレッシング方式との関係を説明できる．	命令セットアーキテクチャの基本概念を理解できる．	命令セットアーキテクチャの基本概念を理解できない．
評価項目4	各種アドレッシング方式の特徴を理解できる．	各種アドレッシング方式を理解できる．	各種アドレッシング方式を理解できない．
評価項目5	並列処理およびパイプライン処理の仕組みを理解し，処理性能との関係を説明できる．	並列処理およびパイプライン処理の仕組みを理解できる．	並列処理およびパイプライン処理の仕組みを理解できない．
評価項目6	キャッシュおよび仮想記憶装置の構造と動作原理を理解し，メモリ階層における役割を説明できる．	キャッシュおよび仮想記憶装置の構造と動作原理を理解できる．	キャッシュおよび仮想記憶装置の構造と動作原理を理解できない．
評価項目7	周辺機器の構造および特徴と割り込み処理の仕組みを理解し，その役割を説明できる．	周辺機器の構造および特徴と，割り込み処理を理解できる．	周辺機器の構造および特徴と，割り込み処理を理解できない．

学科の到達目標項目との関係

ディプロマ・ポリシー C （（技術的課題を解決できるように）工学の幅広い基礎知識（数学，自然科学，情報技術，基礎工学）を修得し，それらを応用する能力を身につける。）

教育方法等

概要:

本科目では，コンピュータの基本構造，命令セットアーキテクチャ，記憶装置およびメモリ階層，並列処理やパイプライン処理などの仕組みを学ぶ．コンピュータ内部の動作原理を体系的に理解することを目的とする．

実務経験の概略と科目との関連性：民間企業において通信機器の開発に従事した経験を有する．コンピュータの構成および内部動作の仕組みに関する実務経験が，本科目の内容と関連性がある．

授業の進め方・方法:

(i) 授業の方法
パワーポイント資料および教科書を用いて講義形式で授業を行う．内容の理解を深めるため，授業ノートを配布する．

関連科目
前関連科目：論理回路（３年)
後関連科目：オペレーティングシステム（４年後期）

(ii) 成績評価
成績評価：シラバスに定める評価割合に基づき100点法で評点を算出し，「学業成績の試験・評価に関する内規」に従い，60点以上を合格とする．
中間評価：評価割合に準ずる．
提出課題などの注意事項：学修単位科目のため，事前・事後学習として課したポートフォリオを必ず提出すること．
再試合否：再試験で60点以上を合格とし，評点を60点とする．

(iii) 注意点
・学修単位科目であるため，事前・事後学習を計画的に行うこと．
・事後学習として課すポートフォリオは必ず提出すること．

注意点:

本科目は学修単位科目であるため，事前事後学習として授業時間相当の授業時間を含めて釧路工業高等専門学校学則第14条2を満足する自主学習が必要である．
事後に行う学習：確認のための小テストおよび，レポートに取り組む．

授業の属性・履修上の区分

ICT 利用

遠隔授業対応

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	コンピュータの種類と特性と歴史	設計におけるトレードオフの概念を説明できる．
		2週	論理回路の基礎	基本論理ゲートおよび派生論理ゲートの回路記号と論理式を理解し，それらを組み合わせた論理回路を説明できる．
		3週	コンピュータにおけるデータ表現	・コンピュータにおけるデータ表現（整数表現・浮動小数点表現）の仕組みを説明できる． ・浮動小数点表現の特徴および誤差の発生原因を説明できる． ・情報の誤差が計算結果に与える影響を説明できる．
		4週	コンピュータにおける計算の仕組み	・コンピュータにおける算術演算の仕組みを説明できる． ・同期回路の仕組みを説明できる．
		5週	コンピュータの構成と命令実行の仕組み	・コンピュータの基本構成要素を説明できる． ・CPUを構成する各装置の役割を説明できる． ・命令実行の流れを説明できる．
		6週	命令セットアーキテクチャと命令実行の仕組み	・命令セットアーキテクチャの基本概念を説明できる． ・命令の種類と役割を説明できる． ・命令実行におけるデータの流れを説明できる．
		7週	記憶装置の基礎	・記憶装置の仕組みおよび発展の歴史を説明できる． ・記憶装置の分類とメモリ階層の概念を説明できる．
		8週	前期中間試験	前期中間試験の実施する．
	2ndQ
		9週	半導体メモリの構造と特徴	半導体メモリの構成および特徴を説明できる．
		10週	半導体メモリの種類	半導体メモリの種類および特徴を説明できる．
		11週	主記憶装置の構造とアドレッシング方式	・主記憶装置の構造および特徴を説明できる． ・各種アドレッシング方式の特徴を説明できる．
		12週	キャッシュの構造と動作	キャッシュの動作原理を説明できる．
		13週	並列処理とパイプライン処理の仕組み	・並列処理の基本概念を説明できる． ・パイプライン処理の構成と動作原理を説明できる．
		14週	仮想記憶装置の構造と動作	仮想記憶装置の構造と動作原理を説明できる．
		15週	割り込み処理と周辺機器の構造	・割り込み処理の仕組みを説明できる． ・周辺機器の構造および役割を説明できる．
		16週	前期期末試験を実施	前期期末試験を実施する．

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	前3
				小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。	4	前3
				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	前2,前4
				基数が異なる数の間で相互に変換できる。	4	前3
				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	前1
				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	前6,前7,前9,前11,前12,前13
				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	前4,前5,前10,前13,前14
				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	前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	前1

評価割合

	試験	発表	相互評価	ポートフォリオ	合計
総合評価割合	90	0	0	10	100
専門的能力	90	0	0	10	100