到達目標
(ア)VHDLによるハードウェア回路の設計が理解でき、FPGAへ実装できる。
(イ)VHDLによるコンピュータの設計が理解でき、シミュレーションができる。
(ウ)組合せ論理回路が理解でき、設計できる。
(エ)順序論理回路が理解でき、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) |
| VHDLによるハードウェア回路の設計が理解でき、FPGAへの実装ができる。 | VHDLによるハードウェア回路の設計が理解できる。 | VHDLによるハードウェア回路の設計が理解できない。 |
| VHDLによるコンピュータの設計が理解でき、シミュレーションができる。 | VHDLによるコンピュータの設計が理解できる。 | VHDLによるコンピュータの設計が理解できない。 |
| 組合せ論理回路が理解でき、設計できる。 | 組合せ論理回路が理解できる。 | 組合せ論理回路が理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
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・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・課題の提出などを行う。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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2ndQ |
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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4thQ |
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 課題 | 合計 |
総合評価割合 | 100 | 100 |
専門的能力 | 100 | 100 |