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29年度 (2017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)システム設計で重要なHDL、集積回路、ASIC、再構成可能ハードウェアなどについて理解でき、特徴を説明できる。
(イ)VHDLによるハードウェア回路を設計でき、VHDLの設計手順や特徴について説明できる。
(ウ)設計した回路をFPGAに実装でき、FPGAの実装手順や特徴について説明できる。
(エ)VHDLによる組み合わせ回路が設計でき、記述について説明できる。
(オ)VHDLによる順序論理回路が設計でき、記述について説明できる。

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)
	システム設計で重要なHDL、集積回路、ASIC、再構成可能ハードウェアについて理解でき、特徴を説明できる。	システム設計で重要なHDL、集積回路、ASIC、再構成可能ハードウェアについて理解できる。	システム設計で重要なHDL、集積回路、ASIC、再構成可能ハードウェアについて理解できない。
	VHDLによるハードウェア回路を設計でき、VHDLの設計手順や特徴について説明できる。	VHDLによるハードウェア回路を設計できる。	VHDLによるハードウェア回路を設計できない。
	設計した回路をFPGAに実装できる。	設計した回路をFPGAに実装できる。	設計した回路をFPGAに実装できない。

学科の到達目標項目との関係

本校教育目標 ① ものづくり能力

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・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を行うため、継続的に授業内容の予習・復習を行うこと。これを確認するための小テストを実施する。また、授業内容について、決められた期日までの課題（レポート）提出を求める。

授業計画

		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（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
	2ndQ
		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	40	30	30	100
専門的能力	40	30	30	100