コンピュータ工学Ⅰ

科目基礎情報

学校 豊田工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 コンピュータ工学Ⅰ
科目番号 33213 科目区分 専門 / 選択
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 「図解コンピュータアーキテクチャ入門第2版」堀桂太郎著(森北出版)ISBN:978-4-627-82902-2、「CASLⅡ」福嶋宏訓著(新星出版社)ISBN:978-4-405-04644-3/ディジタル回路の教科書、および教材用プリント(電子資料)
担当教員 仲野 巧

到達目標

(ア)コンピュータの構成や動作が説明でき、設計できる。
(イ)組合せ・順序論理回路の機能が説明でき、設計できる。
(ウ)コンピュータアーキテクチャが理解でき、説明できる。

ルーブリック

最低限の到達レベルの目安(優)最低限の到達レベルの目安(良)最低限の到達レベルの目安(不可)
評価項目(ア)コンピュータの構成や動作が説明でき、設計できる。コンピュータの構成や動作が説明できる。コンピュータの構成や動作が説明できない。
評価項目(イ)組合せ・順序論理回路の機能が説明でき、設計できる。組合せ・順序論理回路の機能が説明できる。組合せ・順序論理回路の機能が説明できない。
評価項目(ウ)コンピュータアーキテクチャが理解でき、説明できる。コンピュータアーキテクチャが理解できる。コンピュータアーキテクチャが理解できない。

学科の到達目標項目との関係

本校教育目標 ①

教育方法等

概要:
情報化社会では、その中枢を担うコンピュータを理解することが必要である。そこで、パソコンを例に、コンピュータの動作原理とハードウェア全般について、最新の技術を学習する。また、簡単なマイクロプロセッサを設計し、シミュレーションで確認しながら動作を理解する。さらに、ユーザが論理回路を書き込むことができる素子(FPGA)の開発ソフト(QuartusII)を利用して組合せ・順序論理回路から基本的なコンピュータ回路までを設計しながら、コンピュータアーキテクチャを理解する。
 この科目は企業で組込みシステムの設計を担当していた教員が、その経験を活かし、ハードウェアの設計手法、コンピュータの動作等について講義・演習形式で授業を行うものである。
授業の進め方と授業内容・方法:
講義でノートに書く代わりに、説明した内容を整理してパソコンでテキストにまとめ、電子的に提出する。
注意点:
ディジタル回路の単位を修得していることが望ましい。なお、ノートパソコンを利用した演習、学習レポート・課題の提出、および相互評価などを行う。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
1週 シラバスの説明(評価基準)、コンピュータの発展(1)、ノイマン型コンピュータ(2)、学習レポートの提出 コンピュータの発展とノイマン型コンピュータが理解できる
2週 演算アーキテクチャ(5)、制御アーキテクチャ(6):演算回路、制御方式 演算回路、制御方式が理解できる
3週 HAのシミュレーションとFPGAへの実装 HAのシミュレーションとFPGAへの実装ができる
4週 FAの設計とシミュレーション FAの設計とシミュレーションができる
5週 4ビット加算回路の設計 4ビット加算回路の設計ができる
6週 小テスト、まとめ 5回の講義の内容が理解できる
7週 コンピュータの基本動作 コンピュータの基本動作が理解できる
8週 レジスタ(カウンタ)の設計 レジスタ(カウンタ)の設計ができる
9週 制御部:PC, ROM, DECの設計 PC, ROM, DECの設計ができる
10週 データパス部:レジスタ,セレクタ,FA4の設計 レジスタ,セレクタ,FA4の設計ができる
11週 4ビットコンピュータの設計 4ビットコンピュータの設計ができる
12週 小テスト、まとめ 5回の講義の内容が理解できる
13週 命令セットアーキテクチャ(3)、ハーバードアーキテクチャ(4):命令セットとアドレッシング、CISCとRISC 命令セットとアドレッシング、CISCとRISCが理解できる
14週 メモリアーキテクチャ(7)、キャッシュメモリと仮想メモリ(8):メモリの種類と構造、役割 メモリの種類と構造、役割が理解できる
15週 割込みアーキテクチャ(9)、入出力アーキテクチャ(11) 割込みと入出力が理解できる
16週

評価割合

定期試験課題小テスト合計
総合評価割合502030100
基礎的能力502030100