到達目標
１CPUの動作と内部構造を理解し，説明できること．
２制御構造の簡単なCPUの設計ができる程度の知識・能力を習得すること．
３大規模なデジタル・システムの構成方法を自ら設計できる知識・能力を習得すること．
４ハードウェア記述言語の概略を習得し，組み合わせ回路を記述することができること．
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 | CPUの動作と内部構造を理解し，十分に説明できる | CPUの動作と内部構造を理解し，説明できる | CPUの動作と内部構造を理解・説明できない |
| 評価項目2 | 制御構造の簡単なCPUの設計が十分にできる | 制御構造の簡単なCPUの設計ができる | 制御構造の簡単なCPUの設計ができない |
| 評価項目3 | 大規模なデジタル・システムの設計が十分にできる | 大規模なデジタル・システムの設計ができる | 大規模なデジタル・システムの設計ができない |
| 評価項目４ | ハードウェア記述言語について組み合わせ回路を十分に記述できる | ハードウェア記述言語について組み合わせ回路を記述できる | ハードウェア記述言語について組み合わせ回路を記述できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
「ＬＳＩ工学I」に続き，デジタル・システムの構成方法について，モデル化の方法，基本回路構成，設計手法につ
いて解説する．
授業の進め方・方法:
具体例として実験装置として実在するコンピュータ（ＣＤＥＣ）を取り上げ，内部の構成と動作原理を解説する．合わせて，ＣＤＥＣのアーキテクチャから実際の論理回路に至るまでの設計方法を具体的に示す．
また．最新の設計手法であるハードウェア記述言語として，Verilog HDLを解説する．さらにシミュレータおよび論理回路実習ボードを利用した実習も行う．
この講義は引き続く「情報工学特論II」を受講する際の前提になる講義である
注意点:
・授業に集中し，重要事項を配布プリントに記載すること．
・課題は自ら取り組むこと．
・自宅のパソコンに開発環境をインストールすれば，ネットワーク経由で回路の実装テストが可能である．
【ＵＲＬアドレス】
実習関連情報：http://www.ice.gunma-ct.ac.jp/̃kimsyn/subject/LSI2/LSI2.html
Verilog HDLスライド：http://www.ice.gunma-ct.ac.jp/̃kimsyn/verilog_web/VerilogWEB.files/frame.htm
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
コンピュータの設計と実現 |
レジスタ・セットと命令セット
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| 2週 |
コンピュータの設計と実現 |
バス構成
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| 3週 |
コンピュータの設計と実現 |
レジスタ・トランスファ・ロジック
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| 4週 |
コンピュータの設計と実現 |
レジスタ・トランスファ・ロジック
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| 5週 |
コンピュータの設計と実現 |
制御信号
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| 6週 |
コンピュータの設計と実現 |
ＰＬＡ制御
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| 7週 |
コンピュータの設計と実現 |
割込み機能
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
Verilog HDLの基礎 |
文法基礎
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| 10週 |
Verilog HDLの基礎 |
assign文による組み合わせ回路の記述・
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| 11週 |
Verilog HDLの基礎 |
functionによる組み合わせ回路の記述
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| 12週 |
Verilog HDLの基礎 |
functionによる組み合わせ回路の記述
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| 13週 |
Verilog HDLの基礎 |
実習：７セグメントＬＥＤデコーダ
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| 14週 |
Verilog HDLの基礎 |
実習：７セグメントＬＥＤデコーダ
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| 15週 |
Verilog HDLの基礎 |
実習：乗算回路
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| 16週 |
Verilog HDLの基礎 |
実習：乗算回路
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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・小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 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。 | 3 | |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 3 | |
| 順序回路を設計することができる。 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 課題・実習レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 10 | 50 |
| 40 | 40 | 10 | 50 |