到達目標
・ワイヤードロジック制御方式とマイクロプログラム制御方式の基本について説明できる．
・ICメモリの分類および基本動作、代表的な補助記憶装置の構造と基本原理について理解している．
・キャッシュメモリおよび仮想メモリの概要について説明できる．
・計算機の高速化手法であるパイプライン処理の基本動作と問題点となるハザードについて説明できる．
・入出力アーキテクチャの基本およびヒューマンマシンインターフェイスの概要を理解している．
・モニタプログラムとOSの関係、OSの代表的な機能について理解している．
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 | ワイヤードロジック制御方式とマイクロプログラム制御方式の概要について十分に説明できる． | ワイヤードロジック制御方式とマイクロプログラム制御方式の概要について説明できる．
| ワイヤードロジック制御方式とマイクロプログラム制御方式の概要について説明できない． |
| 評価項目2 | キャッシュメモリおよび仮想 メモリの概要について十分に説明できる． | キャッシュメモリおよび仮想 メモリの概要について説明できる． | キャッシュメモリおよび仮想 メモリの概要について説明できない． |
| 評価項目3 | 計算機の高速化手法であるパイプライン処理の基本動作と問題点と
なるハザードについて十分に説明できる． | 計算機の高速化手法であるパイプライン処理の基本動作と問題点と
なるハザードについて説明できる． | 計算機の高速化手法であるパイプライン処理の基本動作と問題点と
なるハザードについて説明できない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
計算機の仕組み構成の底辺にある基本的な考え方を元に，4年生後期に続く制御アーキテクチャ，メモリアーキテク チャ，キャッシュメモリと仮想メモリ，パイプラインアーキテクチャ，入出力アーキテクチャ，システムアーキテク チャについて学習する．
授業の進め方・方法:
計算機の構成法であるアーキテクチャの基本的事項について学習する。各々の概念については、その背景とともに基 本原理や手法を学習する。特に、応用分野に応じた最適な計算機システムを設計するための基礎的知識を修得するこ とを目的とし、以下の内容を授業でとりあげる．
・制御アーキテクチャ
・メモリアーキテクチャ
・キャッシュメモリ
・仮想メモリ
・パイプラインアーキテクチャ
・入出力アーキテクチャ
・システムアーキテクチャ
注意点:
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 |
制御アーキテクチャ（１） |
ワイヤードロジック制御方式について説明できる．
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| 2週 |
制御アーキテクチャ（２） |
マイクロプログラム制御方式について説明できる．
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| 3週 |
メモリアーキテクチャ（１） |
ICメモリについて説明できる．
メモリインターリーブ方式について説明できる．
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| 4週 |
メモリアーキテクチャ（２） |
ハードディスク装置について説明できる．
光ディスク装置について説明できる．
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| 5週 |
キャッシュメモリと仮想メモリ（１） |
キャッシュメモリについて説明できる．
ヒット率，キャッシュメモリのマッピング，主記憶装置への書込方式について説明できる．
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| 6週 |
キャッシュメモリと仮想メモリ（２） |
メモリの空間的参照局所性と時間的参照局所性について説明できる．
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| 7週 |
キャッシュメモリと仮想メモリ（３） |
仮想メモリアーキテクチャについて説明できる．
ページング方式，セグメンテーション方式について説明できる．
ページング方式でのマッピング，ページテーブル，TLBについて説明できる．
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
パイプラインアーキテクチャ（１） |
パイプラインの原理について説明できる．
パイプラインの評価方法について説明できる．
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| 10週 |
パイプラインアーキテクチャ（２） |
構造ハザードと，その対策について説明できる．
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| 11週 |
パイプラインアーキテクチャ（３） |
データハザードと，その対策であるフォワーディングや命令スケジューリングについて説明できる．
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| 12週 |
パイプラインアーキテクチャ（４） |
制御ハザードと，その対策である遅延分岐や分岐予測について説明できる．
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| 13週 |
パイプラインアーキテクチャ（５） |
パイプライン以外の高速処理であるスーパーパイプライン，スーパースカラ，VLIW，ベクトルコンピュータなどについて説明できる．
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| 14週 |
入出力アーキテクチャ |
直接制御方式や間接制御方式について説明できる．
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
テスト返却
システムアーキテクチャ |
OSの成り立ちや機能について説明できる．
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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 | 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 | |
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 30 |
| 専門的能力 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |