コンピュータアーキテクチャ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 コンピュータアーキテクチャA
科目番号 35125 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 5
開設期 前期 週時間数 1
教科書/教材 「実践 コンピュータアーキテクチャ」仲野 巧著(オーム社)ISBN:978-4-274-20849-2/マイクロ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)MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が説明でき、各種コンピュータシステムを説明できる。
(イ)MIPSプロセッサの各ステージの処理が説明でき、VHDLで設計できる。
(ウ)MIPSプロセッサのアーキテクチャが説明でき、VHDLで設計できる。

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)MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が説明でき、各種コンピュータシステムを説明できる。MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が説明できる。MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が説明できない。
評価項目(イ)MIPSプロセッサの各ステージの処理が説明でき、VHDLで設計できる。MIPSプロセッサの各ステージの処理が説明できる。MIPSプロセッサの各ステージの処理が説明できない。
評価項目(ウ)MIPSプロセッサのアーキテクチャが説明でき、VHDLで設計できる。MIPSプロセッサのアーキテクチャが説明できる。MIPSプロセッサのアーキテクチャが説明できない。

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:
情報の技術を知るための基本は、コンピュータそのものを理解することである。特に、コンピュータアーキテクチャは、ソフトウェアとハードウェアの中間に位置し、コンピュータシステムの基本概念が含まれている。そこで、プログラムの基礎から命令セットアーキテクチャについて学習し、スタートアップ処理やサブルーチン処理について理解する。さらに、MIPSシミュレータSPIMでアセンブリ記述を動作させ、MIPSプロセッサをVHDLで設計しながら、コンピュータアーキテクチャについて学習する。
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:
マイクロ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。「情報科学」教育プログラムの必履修科目である。

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)、マイクロプロセッサの歴史と身近な組込みプロセッサ(1.1) 「授業内容」ができる
2週 MIPSプロセッサのレジスタ構成と命令セット(1.2) 「授業内容」ができる
3週 MIPSシミュレータとアセンブリ言語の基礎(2.1) 「授業内容」ができる
4週 アセンブリ言語によるアルゴリズム記述(2.2) 「授業内容」ができる
5週 メモリの利用とサブルーチンの動作(2.3) 「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 プロセッサの設計:MIPSの構成部品と代表的な命令の動作(1.3) 「授業内容」ができる
8週 プロセッサの設計:コンピュータの構成部品とVHDLによる設計(3.2) 「授業内容」ができる
9週 プロセッサの設計:MIPSノンパイプラインの制御とマイクロプログラム制御信号(3.3) 「授業内容」ができる
10週 プロセッサの設計MIPSの命令フェッチ、命令デコードのVHDL設計(3.4) 「授業内容」ができる
11週 プロセッサの設計:MIPSのエグゼキューション、メモリ、ライトバックのVHDL設計(3.5) 「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 MIPS命令のシミュレーションと命令の拡張 「授業内容」ができる
14週 サブルーチンコールの原理とMIPS命令による実現(1.4) 「授業内容」ができる
15週 再帰呼出しと浮動小数点演算(2.4) 「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