概要:
計算機の構成要素と論理回路を理解するとともに，応用方法について学ぶ。また，計算機を中心とした情報処理技術が社会において応用されている例を解説し、その簡単な例をコンピュータプログラミングにより再現する。
現在広く使用されているコンピュ－タには、さまざまな装置や技術が使われている。例えば、パソコンはキーボードやディスプレイなどの周辺装置のほか、本体内部のハードディスクやCPU、メモリなどの各種装置によってできている。これらの装置の動作には0、1の2進数によるデジタル信号が使われており、コンピュータを動かすためのプログラムやデータはすべて2進数で扱われている。一方、人間がプログラムでコンピュータに命令を与える場合は、2進数ではなく10進数や16進数といった数値を用いることが多い。よって、コンピュータの動作を理解するためには、その基本構成や回路構成、データの扱い方について学ぶ必要がある。
この授業では、コンピュータを構成する装置や数値の記憶方法について学び、コンピュータの構成について理解することを目的とする。
授業の進め方・方法:
前半の授業では、コンピュータのハードウェアを構成する論理回路の設計方法や動作について学ぶ。
各授業において演習の時間を設け、テーマごとに小テストを実施することで，学習内容の理解度の確認を行う。
後半の授業では、コンピュ－タの原理や構成、および記憶装置やプロセッサなど各構成要素の役割としくみについて学ぶ。
各授業において演習の時間を設け、学習内容をまとめることで理解度の確認を行う。
また，講義の間に簡単なプログラミング実習を行うことがある。
注意点:
授業ではコンピュータに関する基礎的な原理・手法を広く扱うため、それらの理解に努める姿勢が求められる。
コンピュータ工学Iとは密接に関連している．授業開始までに復習をすること．
また、学習内容の理解を深めるために、演習に積極的に取り組むことが求められる。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンスと復習 |
本科目の教育目標と概要などを説明できる．
前年度までの簡単な復習を行う．
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| 2週 |
クワイン・マクラスキー法による簡単化 |
クワイン・マクラスキー法を用いて論理式を簡単化できる．
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| 3週 |
ドントケア項を含むクワイン・マクラスキー法による簡単化
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ドントケア項を含むクワイン・マクラスキー法を用いて論理式を簡単化できる．
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| 4週 |
組み合わせ回路（1） |
組み合わせ回路の概要を説明できる．
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| 5週 |
組み合わせ回路（2） |
演算回路について説明できる．
演算回路を設計できる．
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| 6週 |
組み合わせ回路（3）
小テスト１ー１ |
データ比較・変換・選択回路について説明できる．
データ比較・変換・選択回路を設計できる．
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| 7週 |
小テスト１－２
まとめ |
組み合わせ回路について学んだ知識を確認できる．
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| 8週 |
順序回路と表現方法 |
順序回路の概念を説明できる．
状態遷移図や状態遷移表を用いて順序回路を表現できる．
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| 2ndQ |
| 9週 |
フリップフロップ（1） |
フリップフロップの概念を説明できる．
RS，JKフリップフロップについて説明できる．
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| 10週 |
フリップフロップ（2） |
T，Dフリップフロップについて説明できる．
T，Dフリップフロップを設計できる．
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| 11週 |
フリップフロップの機能変換
小テスト２－１ |
フリップフロップを相互に機能変換できる．
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| 12週 |
小テスト２－２
非同期式カウンタ |
カウンタの概念を説明できる。
非同期式カウンタについて説明できる．
非同期式カウンタを設計できる．
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| 13週 |
同期式カウンタ
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同期式カウンタについて説明できる．
同期式カウンタを設計できる．
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| 14週 |
シフトレジスタ
小テスト３－１ |
シフトレジスタについて説明できる．
シフトレジスタを設計できる．
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| 15週 |
小テスト３－２
まとめ |
順序回路について学んだ知識を確認できる．
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| 16週 |
期末試験 |
学んだ知識を確認できる．
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
コンピュータアーキテクチャ |
コンピュータアーキテクチャについて説明できる．
ノイマン型コンピュータの基本構成について説明できる．
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| 2週 |
プロセッサと命令の実行
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プロセッサについて説明できる．
ノイマン型コンピュータの基本動作について説明できる．
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| 3週 |
命令セット
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命令セットについて説明できる．
アドレッシング方式について説明できる．
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| 4週 |
パイプライン処理（1） |
パイプラインによる高速化について説明できる．
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| 5週 |
パイプライン処理（2）
小テスト４－１ |
パイプラインハザードについて説明できる．
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| 6週 |
小テスト４－２
命令レベルの並列処理
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並列処理による高速化について説明できる．
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| 7週 |
記憶装置 |
コンピュータの記憶装置について説明できる．
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| 8週 |
キャッシュメモリ |
キャッシュメモリについて説明できる．
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| 4thQ |
| 9週 |
仮想メモリ
小テスト５－１ |
仮想メモリについて説明できる．
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| 10週 |
小テスト５－２
入出力装置 |
入出力装置の制御について説明できる．
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| 11週 |
割込み
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割り込み処理について説明できる．
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| 12週 |
OSによるプロセス管理 |
オペレーティングシステムについて説明ができる．
OSのプロセス管理について説明ができる．
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| 13週 |
OSによる主記憶管理 |
OSの主記憶管理について説明ができる．
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| 14週 |
OSによるファイル管理
小テスト６－１ |
OSのファイル管理について説明ができる．
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| 15週 |
小テスト６－２ |
コンピュータアーキテクチャについて学んだ知識を確認できる．
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| 16週 |
学年末試験 |
学んだ知識を確認できる．
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| 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1 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前1 |
| 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1 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | 前1 |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | 前1,前2 |
| 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 | 前1,前2 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | 前1,前2 |
| 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 | 前1,前2,前3 |
| 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 | 前2,前3,前4,前5,前6,前7 |
| 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 | 前4,前5,前6,前7 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | 前4,前5,前6,前7 |
| 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 | 前8,前9,前10,前11 |
| 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 | 前12,前13,前14,前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 | 前8,前9,前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 順序回路を設計することができる。 | 4 | 前12,前13,前14,前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 | 後2,後3,後4,後5,後9,後11 |
| 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6,後7,後8 |
| 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10 |