到達目標
(ア)マイクロプロセッサの内部構造、命令セットが理解でき、説明できる。
(イ)マイクロプロセッサの構成部品と基本動作が理解でき、説明できる。
(ウ)MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が理解でき、説明できる。
(エ)MIPSプロセッサの各ステージの処理が理解でき、VHDLによる設計について説明できる。
(オ)MIPSプロセッサのアーキテクチャが理解でき、VHDLによる設計について説明できる。
(カ)プロセッサ、メモリ、入出力を実現するための技術が説明できる。
(キ)ハードウェア記述言語による設計と検証ができる。
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) |
| マイクロプロセッサの内部構造、命令セットが理解でき、説明できる。 | マイクロプロセッサの内部構造、命令セットが理解できる。 | マイクロプロセッサの内部構造、命令セットが理解できない。 |
| マイクロプロセッサの構成部品と基本動作が理解でき、説明できる。 | マイクロプロセッサの構成部品と基本動作が理解できる。 | マイクロプロセッサの構成部品と基本動作が理解できない。 |
| MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が理解でき、説明できる。 | MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が理解できる。 | MIPSプロセッサの命令セット、命令の動作が理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
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・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。「情報科学」教育プログラムの必履修科目である。
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）、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
|
| 2ndQ |
| 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 |
|
|
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
| 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 |