計算機工学

科目基礎情報

学校 東京工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 計算機工学
科目番号 0099 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 情報工学科 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 教科書:坂井修一「コンピュータアーキテクチャ」コロナ社
担当教員 田中 晶

目的・到達目標

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。
プロセッサを実現するために考案された基本的な技術を説明できる。
メモリシステムを実現するために考案された基本的な技術を説明できる。
入出力を実現するために考案された基本的な技術を説明できる。

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最低限の到達レベルの目安(可)未到達レベルの目安
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。 コンピュータを構成する基本的な要素を説明でき,データの流れや制御を効率的に行う基本的な方法についても理解している。コンピュータを構成する基本的な要素を理解し,それぞれの要素間の関係に基づいて説明できる。コンピュータを構成する基本的な要素の概要を説明できる。コンピュータを構成する基本的な要素について理解できていない。
プロセッサを実現するために考案された基本的な技術を説明できる。 プロセッサを実現する技基本的な術や設計方法について理解し実践的に活用できる。プロセッサを実現する基本的な技術を理解し,自分の言葉で説明できる。プロセッサを実現する基本的な技術の一部について概要を説明できる。プロセッサを実現する基本的な技術について理解できていない。
メモリシステムを実現するために考案された基本的な技術を説明できる。 メモリシステムを実現する基本的な技術や設計方法について理解している。メモリシステムを実現する基本的な技術を理解し,目的に合った技術を選択できる。メモリシステムを実現する基本的な技術の概要を説明できる。メモリシステムを実現する基本的な技術について理解できていない。
入出力を実現するために考案された基本的な技術を説明できる。入出力を実現する基本的な技術や設計方法について理解し,自らの開発や設計に役立てられる。入出力を実現する基本的な技術を理解し,目的によって異なる技術が利用されていることを説明できる。入出力を実現する基本的な技術の概要を説明できる。入出力を実現する基本的な技術について理解できていない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
これまでに学んだ二進数計算や論理回路設計法を使用し,コンピュータを構成する要素の基本原理を理解する.
この科目は10年以上企業で通信・分散プロセッシングを担当していた教員が,その経験を活かしコンピュータの構造に関わる基本技術などについて講義形式を中心に授業を行うものである。
授業の進め方と授業内容・方法:
授業方法は講義を中心とし,途中で実習・演習などを行う。
実習・演習などは,実験室・電算室を使う場合もある。
3-5週を単位として進める.また,進行の状況により前後したり時間数を変更する場合はある。
注意点:
2進数計算や論理回路の設計方法についての理解がベースとなるので,まだ理解があまりできていないと思う場合はしっかりと復習しておくこと。
HBの鉛筆,消しゴムと消えない赤ボールペンを持参する。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ディジタルな表現 二進数表現を理解し,負の数や実数をビット列で表現できる。(復習)
2週 論理回路を用いた計算処理と加減算機 論理ゲートを理解し,組み合わせ論理回路を用いた加減算器の仕組みが説明できる。(復習)
3週 レジスタ フリップフロップを用いたレジスタの基本的な構造について説明できる。(復習)
4週 レジスタとALUの結合 レジスタとALUを結合し,基本的な計算処理のサイクルについて説明できる。
5週 主記憶装置とレジスタファイル 主記憶装置(メモリ)とレジスタファイルの基本的な構造について説明できる。
6週 命令の実行(1) どのように命令が実行されるかを確かめる。
7週 命令の実行(2) どのように命令が実行されるかを確かめる。
8週 中間試験
4thQ
9週 命令の実行(2) どのように命令が実行されるかを確かめ,命令が実行される基本的な仕組みとサイクルについて説明できる。
10週 シーケンサ シーケンサの基本的な構造と役割について説明できる。
11週 命令セット 命令セットの基本的な役割を説明できる。
12週 アドレッシング アドレッシングの基本的な仕組みと関連する処理について説明できる。
13週 パイプライン処理 パイプラインの基本的な仕組みと役割について説明できる。
14週 キャッシュと仮想記憶 キャッシュの基本的な仕組みと役割について説明できる。
15週 入出力と周辺装置 コンピュータの入出力と周辺装置の種類や動作原理の基本について説明できる。
16週 期末試験

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70000300100
基礎的能力3500015050
専門的能力3500015050
分野横断的能力0000000