マイクロコンピュータ工学A

科目基礎情報

学校 豊田工業高等専門学校 開講年度 平成30年度 (2018年度)
授業科目 マイクロコンピュータ工学A
科目番号 34125 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 1
開設学科 情報工学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 1
教科書/教材 「VHDLによるマイクロプロセッサ設計入門」仲野 巧著(CQ出版社)ISBN:4-7898-3363-1/コンピュータ工学の教科書、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、VHDLで設計できる。
(イ)プロセッサの主要な技術が説明でき、VHDLで設計できる。
(ウ)ハードウェア記述言語の設計手順や特徴が説明でき、VHDLでシミュレーションができる。

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、VHDLで設計できる。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)プロセッサの主要な技術が説明でき、VHDLで設計できる。プロセッサの主要な技術が説明できる。プロセッサの主要な技術が説明できない。
評価項目(ウ)ハードウェア記述言語の設計手順や特徴が説明でき、VHDLでシミュレーションができる。ハードウェア記述言語の設計手順や特徴が説明できる。ハードウェア記述言語の設計手順や特徴が説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A1, JABEE d, 本校教育目標 ①

教育方法等

概要:
マイクロコンピュータは、近年の半導体技術の急速な進歩によって、ますます小型化、低価格化、高速化、高機能化が進み、現在ではあらゆる製品に組み込まれて利用されている。特に、マイクロコンピュータを利用する人は、簡単なコンピュータを設計できる程度にマイクロコンピュータの動作原理から内部構造までを理解していることが必要である。そこで、基本的なコンピュータ(COMET)を設計するために,ハードウェア記述言語VHDLを用いたハードウェア回路の設計とFPGAへの実装によるLSI設計について学習する。
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:
コンピュータ工学AB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
前期
1週 シラバスの説明(評価基準)、組み込みシステムとシステム設計:HDL、集積回路、ASIC、再構成可能ハードウェア 「授業内容」ができる
2週 VHDLによるサンプル回路の設計と実装:サンプルVHDL記述、VHDLシミュレータの操作、シミュレーション 「授業内容」ができる
3週 半加算器の設計と実装:半加算器の記述、論理合成、配置配線、FPGAへの実装 「授業内容」ができる
4週 全加算器の設計:全加算器の階層構造設計記述、シミュレーション 「授業内容」ができる
5週 加算回路:4ビット加算回路、Nビット加算回路、テストデータによるテスト 「授業内容」ができる
6週 小テスト、まとめ 5回の「授業内容」ができる
7週 ALU回路:演算回路の自動生成、テストベンチのいろいろ 「授業内容」ができる
8週 組み合わせ回路:3ステート回路、エンコーダ回路、デコーダ回路、バレル・シフト回路 「授業内容」ができる
9週 フリップフロップ:非同期信号、同期信号 「授業内容」ができる
10週 レジスタ:Nビットレジスタ 「授業内容」ができる
11週 機能レジスタと状態遷移回路:シフト・レジスタ回路、カウンタ回路、スタック回路、キュー、状態遷移図 「授業内容」ができる
12週 小テスト、まとめ 5回の「授業内容」ができる
13週 基本回路設計:VHDLによる4ビットマイコンの設計 「授業内容」ができる
14週 基本回路設計:4ビットマイコンのFPGA実装 「授業内容」ができる
15週 応用回路設計:4ビットマイコンの拡張 「授業内容」ができる
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
専門的能力502030100