到達目標
（１）組合せ論理回路について、実際に使用される部品レベルでの構築方法を理解する。
（２）順序論理回路について、状態制御に関し理解する。
（３）ノイマン方式の計算機の構成を理解する。
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 | 要求仕様から状態遷移を理解し、論理回路の設計が行える。 | 状態遷移を理解し、論理回路の設計が行える。 | 状態遷移を理解し、論理回路の設計が出来ない。 |
| 評価項目2 | CADなどを駆使して、論理回路設計ができる。 | CADなどのツールを理解する。 | CADなどのツールが使えない。 |
| 評価項目3 | ノイマン方式の計算機構成と基本動作を理解し、アーキテクチャと計算機性能が密接に関連していることを説明できる。 | ノイマン方式の計算機構成と基本動作を説明できる。 | ノイマン方式の計算機構成を知っている。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
論理回路(順序)を学習し、制御に関する勉強を行なう。
計算機内部のデータの動きを把握し、ノイマン方式の計算機の構成について学習する。
授業の進め方・方法:
前期は、教科書、スライドおよびノートに基づく講義により知識を展開し、演習によって定着を図る。
後期は、計算機を実現するための様々な技術とその特徴の理解を目指し、スライドを用いた解説と、演習によって授業を進める。
この科目は企業でコンピュータシステムの設計・開発を担当していた教員が、その経験を活かし、コンピュータ設計に必要な基礎的な技術について座学および演習、実習形式で授業を行うものである。
注意点:
本科（準学士課程）の学習・教育目標: RB2（◎）
関連科目：論理回路（本科２年）、計算機構成論Ⅱ（本科４年）、計算機アーキテクチャ（本科５年）
学習教育目標の達成度評価方法：前期と後期の平均を学年成績とする。授業内容に関する試験(中間・期末、計2回)を70％、提出された課題を30％で評価する。合格点に満たない場合はそれまでに出された課題をすべて提出している学生に限り、課題の追加提出および再試験およびレポートを実施し、評価する。
学習教育目標の達成度評価基準：総合評価60点以上を合格とする。
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 |
シラバスの説明、授業概要説明
組合せ論理回路、復習 |
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。
基数変換、演算ができる
仕様に基づき組合せ論理回路を設計できる
SRラッチ、Dラッチの動作を理解し説明できる
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| 2週 |
回路の設計演習 |
Logisimにより基本的な回路設計、シミュレーションができる
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| 3週 |
順序回路の概念
ラッチ、フリップフロップ（FF）
状態、状態遷移と特性方程式 |
入力、出力、組合せ回路、記憶により順序回路が成り立つことを理解し説明できる
ラッチ、FFの動作を理解し説明できる
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| 4週 |
同期／非同期回路 |
同期／非同期の違いを理解し説明できる
SRラッチ、Dラッチ、マスタースレーブ型FFの動作を理解し説明できる
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| 5週 |
同期／非同期回路 |
D-FF、JK-FF、T-FFの動作を理解し説明できる
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| 6週 |
順序回路の設計演習
状態遷移図（ミーリー図） |
Logisimにより基本的な回路設計、シミュレーションができる
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| 7週 |
カウンタ、レジスタ、，シフトレジスタ，リングカウンタ，ジョンソンカウンタ |
カウンタの設計ができる
レジスタ，シフトレジスタ，リングカウンタ，ジョンソンカウンタの動作を理解し設計できる
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| 8週 |
第１～７週までの内容を中心とした中間確認試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
試験の解答，解説 |
１～７週までの範囲を振り返り、全体を理解するDフリップフロップを使った回路設計ができる
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| 10週 |
入力方程式の導出 |
JKフリップフロップを使った回路設計ができる
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| 11週 |
応用回路（自動販売機） |
順序回路の解析方法を理解する
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| 12週 |
その他の回路の設計演習 |
自動販売機制御の状態遷移を理解し回路設計ができる
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| 13週 |
回路の設計演習 |
Logisimにより回路設計、シミュレーションができる
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| 14週 |
その他の回路の設計演習 |
仕様に基づき順序論理回路を設計できる
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| 15週 |
前期内容の復習 |
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| 16週 |
期末試験の解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
計算機の歴史 |
計算機の歴史を知る
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| 2週 |
具体的なCPUの基本構造、命令セット |
ノイマン型計算機の概要を理解する
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| 3週 |
アセンブリ言語、計算機の基本動作 |
命令と計算機の動作の関係を理解する
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| 4週 |
計算機の基本動作 |
命令と計算機の動作の関係を理解する
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| 5週 |
スタックとサブルーチン |
スタックの動作について理解する
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| 6週 |
アドレッシング、オペランドの数、ポーランド記法 |
命令の種類について理解する
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| 7週 |
ノイマンボトルネック、ハーバードアーキテクチャ、CISCとRISC |
計算機の構成と処理速度の関係を理解する
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| 8週 |
第１～７週までの内容を中心とした中間確認試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
試験の解答，解説 |
１～７週までの範囲を振り返り、全体を理解する
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| 10週 |
ワイヤードロジック、マイクロプログラム、AVRマイコンアセンブラ |
ワイワードロジック方式と、マイクロプログラム方式の特徴を理解する
割込みの種類、制御方法、処理の流れを理解する
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| 11週 |
アセンブラ |
マイコンを例に計算機の構成を学び、アセンブラプログラミングにより各部の動作を理解する
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| 12週 |
アセンブラ |
マイコンを例に計算機の構成を学び、アセンブラプログラミングにより各部の動作を理解する
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| 13週 |
LogisimによるCPU設計演習 |
これまで学んだ回路を用いて8bitCPUを設計し、各部品の動作を確認し理解する
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| 14週 |
LogisimによるCPU設計演習 |
これまで学んだ回路を用いて8bitCPUを設計し、各部品の動作を確認し理解する
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| 15週 |
LogisimによるCPU設計演習
後期の内容の復習 |
FPGAに実装することにより最新の設計手法を学ぶ
後期の範囲を振り返り、全体を理解する
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| 16週 |
期末試験の解説 |
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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 |
評価割合
| 試験 | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 50 | 20 | 70 |
| 専門的能力 | 20 | 10 | 30 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |