マイクロコンピュータ工学演習

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演習
科目番号 34302 科目区分 専門 / 選択
授業形態 演習 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 4
開設期 通年 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)コンピュータの設計が説明でき、VHDLでシミュレーションができる。
(イ)組合せ論理回路が説明でき、VHDLで設計しFPGAに実装できる。
(ウ)順序論理回路が説明でき、VHDLで設計しFPGAに実装できる。

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)コンピュータの設計が説明でき、VHDLでシミュレーションができる。コンピュータの設計が説明できる。コンピュータの設計が説明できない。
評価項目(イ)組合せ論理回路が説明でき、VHDLで設計しFPGAに実装できる。組合せ論理回路が説明できる。組合せ論理回路が説明できない。
評価項目(ウ)順序論理回路が説明でき、VHDLで設計しFPGAに実装できる。順序論理回路が説明できる。順序論理回路が説明できない。

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設計について演習する。さらに、基本的なアセンブリ言語(CASL)が動作するコンピュータ(COMET)をVHDLによる設計とシミュレーションをパソコンで行いながら、マイクロコンピュータの内部構造と内部動作について演習する。
授業の進め方と授業内容・方法:
演習した内容を整理してパソコンでワードにまとめ、電子的に提出する。
注意点:
コンピュータ工学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。「マイクロコンピュータ工学A」、および「マイクロコンピュータ工学B」を併せて受講しなけらばならない。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1週 サンプルVHDL記述のシミュレーション演習 「授業内容」ができる
2週 半加算器、全加算器のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
3週 QuartusIIによる論理合成、配置配線、FPGA実装による実機テスト演習 「授業内容」ができる
4週 QuartusIIによる論理合成、配置配線、FPGA実装による実機テスト演習 「授業内容」ができる
5週 加算回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
6週 加算回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
7週 ALU回路の設計、テストベンチのVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
8週 ALU回路の設計、テストベンチのVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
9週 組み合わせ回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
10週 組み合わせ回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
11週 フリッフロップ、レジスタのVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
12週 フリッフロップ、レジスタのVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
13週 機能レジスタ、状態遷移回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
14週 機能レジスタ、状態遷移回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
15週 自由課題のVHDLシミュレーション演習とFPGA実装 「授業内容」ができる
16週
後期
1週 自由課題のVHDLシミュレーション演習とFPGA実装 「授業内容」ができる
2週 自由課題のVHDLシミュレーション演習とFPGA実装 「授業内容」ができる
3週 自由課題のVHDLシミュレーション演習とFPGA実装 「授業内容」ができる
4週 データフロー、データバス、制御信号、SUM回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
5週 データフロー、データバス、制御信号、SUM回路のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
6週 メモリ・レジスタ部のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
7週 メモリ・レジスタ部のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
8週 レジスタ・ファイル部のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
9週 レジスタ・ファイル部のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
10週 ALU部:内部構成のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
11週 ALU部:内部構成のVHDLシミュレーション演習 「授業内容」ができる
12週 COMETの基本命令のシミュレーション(フェッチ,エグゼキューション)演習 「授業内容」ができる
13週 COMETの基本命令のシミュレーション(フェッチ,エグゼキューション)演習 「授業内容」ができる
14週 COMETの各命令のシミュレーション演習 「授業内容」ができる
15週 COMETの各命令のシミュレーション演習 「授業内容」ができる
16週

評価割合

課題合計
総合評価割合100100
専門的能力100100