到達目標
種々のアーキテクチャの概念と動作を理解し、コンピュータの構成方式と設計技術を習得します。
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 | アーキテクチャの概念と動作、コンピュータの構成方式と設計技術を理解し説明できる。 | アーキテクチャの概念と動作、コンピュータの構成方式と設計技術を概ね理解できる。 | アーキテクチャの概念と動作、コンピュータの構成方式と設計技術を理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育目標 (B) (ハ)
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学習・教育目標 (B) (ロ)
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教育方法等
概要:
現時点では、コンピュータのあらゆる分野の専門家は、ハードウェアとソフトウェア双方の知識を要求されています。種々のレベルにおけるハードウェアとソフトウェアの相互関係は、コンピュータの基礎を理解する枠組みともなります。本講義では、ハードウェアとソフトウェアの相互関係に焦点を当てて、コンピュータの構成方式と設計技法を学びます。
授業の進め方・方法:
主な関心がハードウェアとソフトウェア（換言すると、電子工学と計算機科学）のどちらにあるにせよ、コンピュータの構成方式と設計技法における中核的な考え方は同じです。
予習：講義資料を読み、授業項目に関する質問を1個以上用意しましょう。
復習：講義資料を見直し、理解不十分なところがあれば教員に聞くなどして解決しましょう。また、自己学習用に用意する演習問題にチャレンジしてみましょう。
注意点:
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 |
基礎知識 |
命令・アセンブリ言語・機械語、コンピュータの古典的な5つの要素、性能
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| 2週 |
命令セット(1) |
符号付数と符号なし数、命令形式、オペランド、演算、論理演算、条件判定用の命令
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| 3週 |
命令セット(2) |
文字と文字列、手続き、アドレッシングモード、並列処理と命令、実例、高水準言語からの翻訳
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| 4週 |
RISCアーキテクチャ |
アドレッシングモードと命令形式、拡張機能（マルチメディア、ディジタル信号処理など）、実例の比較検討
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| 5週 |
コンピュータにおける算術演算 |
加減乗除、浮動小数点演算、並列処理と算術演算
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| 6週 |
論理設計の基礎 |
組合せ論理、ゲート、算術論理演算ユニット、メモリ要素、有限状態機械とクロック同期、フィールド・プログラマブル・デバイス
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| 7週 |
（中間試験） |
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| 8週 |
プロセッサ(1) |
論理設計とクロック方式、データバス、パイプライン処理の概要
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| 2ndQ |
| 9週 |
プロセッサ(2) |
データ・ハザードと制御ハザード、例外、並列処理と命令レベル並列性、実例
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| 10週 |
ハードウェアへの制御の割付け |
組合せ制御ユニットの実現、有限状態機械による制御の実現、シーケンサを使用した次ステート関数の実現、マイクロプログラムからハードウェアへの変換
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| 11週 |
記憶階層(1) |
キャッシュ、キャッシュの性能の測定と改善
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| 12週 |
記憶階層(2) |
仮想記憶、仮想マシン、有限状態機械とキャッシュ制御、キャッシュ・コヒーレンス、実例
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| 13週 |
ストレージと入出力 |
ディスク・ストレージ、フラッシュ・ストレージ、入出力装置の接続とインタフェース、入出力性能の測定法、RAID、実例
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| 14週 |
並列処理 |
マルチコア、マルチプロセッサ、クラスタ、ハードウェア・マルチスレッディング、SISD/MIMD/SIMD/SPMD、ベクトル・アーキテクチャ、グラフィック処理ユニット、マルチプロセッサ・ネットワーク・トポロジ、ルーフライン、実例
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| 15週 |
（期末試験） |
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| 16週 |
総復習 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |