概要:
計算の原理からはじめて、電子計算機の基本構造、ALU、ゲート、レジスタ、シフターの設計製作手法を理解させる。
授業の進め方・方法:
電子計算機の本質を、設計製作評価を通じて、理解できるようにする。
注意点:
計算機の本質を理解するように務めること。NAND回路などの基本論理回路を理解すること。論理式を利用できるようにすること。システム思考法を身につけること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
・ コンピュータの内部構造の設計 |
・ コンピュータの内部構造を3バス形式で設計する。
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| 2週 |
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・ コンピュータの内部構造を3バス形式で設計する。
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| 3週 |
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・ コンピュータの内部構造を3バス形式で設計する。
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| 4週 |
・ ゲート・レジスターユニットの設計 |
ゲートレジスタユニットの設計
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| 5週 |
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ゲートレジスタユニットの設計
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| 6週 |
ゲート・レジスタユニットの製作 |
ゲートレジスタユニットの製作
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| 7週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 10週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 11週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 12週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 13週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 14週 |
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ゲートレジスタユニットの製作
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| 15週 |
ALUの設計 |
・ ALUの設計手法について、真理値表より、論理式を導出して、NANDのみで設計する。
・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 16週 |
ＡＬＵの設計 |
・ ALUの設計手法について、真理値表より、論理式を導出して、NANDのみで設計する。
・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ＮビットのALU設計 |
・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 2週 |
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・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 3週 |
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・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 4週 |
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・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 5週 |
ＮビットのALU製作 |
・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 6週 |
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・ クラス全員で8ビットALUの設計を行う。
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| 7週 |
ＮビットのALU製作 |
・ クラス全員で8ビットALUの製作を行う。
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| 8週 |
後期中間試験 |
理解度のチェックを行う。
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| 4thQ |
| 9週 |
ＮビットのALU製作 |
クラス全員で8ビットALUの製作を行う。
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| 10週 |
ＮビットのALU製作 |
クラス全員で8ビットALUの製作を行う。
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| 11週 |
ＮビットのALU製作 |
クラス全員で8ビットALUの製作を行う。
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| 12週 |
シフターの設計 |
算術シフト・論理シフトについてNANDを用いて設計する
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| 13週 |
・ シフターの製作 |
算術シフト・論理シフトについてNANDを用いて製作する
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| 14週 |
・ ALU・シフタの評価 |
・ ALU・シフタの動作評価を行う．
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| 15週 |
・ 仮想計算機の製作と評価 |
仮想計算機のデータ構造とアルゴリズムを設計する。
・ レジスタ郡、メモリ、演算部、命令フェッチ、命令デコードを作成する
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| 16週 |
・ 仮想計算機の製作と評価 |
仮想計算機のデータ構造とアルゴリズムを設計する。
・ レジスタ郡、メモリ、演算部、命令フェッチ、命令デコードを作成する
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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 | 計算機工学 | 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15 |
| 与えられた簡単な組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 4 | 前16,後1 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | 後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13 |
| 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5 |
| 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6 |
| 簡単な順序回路を設計することができる。 | 4 | 前4,前5,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14 |
| 五大装置それぞれ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,後14 |
| 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2,前3,後14,後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理解している。 | 3 | 前8,後15,後16 |
| システムプログラム | オートマトンの概念について説明できる。 | 3 | 前3 |