計算機アーキテクチャ

科目基礎情報

学校 明石工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 計算機アーキテクチャ
科目番号 0027 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: 2
開設学科 電気情報工学科(電気電子工学コース) 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 特に指定しない。
担当教員 野村 隼人

目的・到達目標

1. コンピュータの基本的な構造と機能を理解する。
2. 命令セットアーキテクチャを理解する。
3. 制御アーキテクチャを理解する。
4. メモリアーキテクチャを理解する。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1コンピュータの基本構造と機能を理解し説明できる。コンピュータの基本構造と機能を理解できる。コンピュータの基本構造と機能を理解できない。
評価項目2命令アーキテクチャを理解し説明できる。命令アーキテクチャを理解できる。命令アーキテクチャを理解できない。
評価項目3制御アーキテクチャを理解し説明できる。制御アーキテクチャを理解できる。制御アーキテクチャを理解できない。
評価項目4メモリアーキテクチャを理解し説明できる。メモリアーキテクチャを理解できる。メモリアーキテクチャを理解できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (D) 説明 閉じる
学習・教育到達度目標 (F) 説明 閉じる
学習・教育到達度目標 (G) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
計算機の基本構造や機能について概説し、計算機を構成するCPUの命令セットと実行制御、メモリ、入出力装置がどのような理論に基づいて構成されているかを学ぶ。
この科目は企業で組み込みシステムCPUに関する設計開発に従事していた教員が、その経験を活かし、授業を担当する。
授業の進め方と授業内容・方法:
座学による講義を中心とするが、必要に応じ、演習に取り組むことで、理解を深め定着を図る。
注意点:
本科目は、授業で保証する学習時間と、予習・復習及び課題レポート作成に必要な標準的な自己学習時間の総計が、90時間に相当する学習内容である。
この授業では前期開講の「オペレーティングシステム」の内容を踏まえ、計算機の中核的なハードウェアであるCPUがどのようにプロセス実行を実現しているかを意識すること。
合格の対象としない欠席条件(割合) 1/3以上の欠課

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 コンピュータアーキテクチャ概要 コンピュータの基本構造とその機能について理解する。
2週 データ表現(1):固定小数点方式,浮動小数点方式 数値データを表現する方式である,固定小数点方式と浮動小数点方式を理解する。
3週 データ表現(2):文字データ,画像データ 文字データと画像データの表現方式について理解する。
4週 命令アーキテクチャ(1):基本構成,命令セット CPUの基本構成と命令セットについて理解する。
5週 命令アーキテクチャ(2):命令形式,アドレス指定方式 命令形式,アドレス指定方式について理解する。
6週 命令アーキテクチャ(3):命令実行シークエンス 命令を実行する順序について理解する。
7週 制御アーキテクチャ(1):制御方式 命令実行を制御する方式、パイプラインについて理解する。
8週 中間試験 中間試験
2ndQ
9週 制御アーキテクチャ(2):割り込み 命令実行の流れを変える割り込みについて理解する。
10週 メモリアーキテクチャ(1):仮想メモリ 物理メモリと仮想メモリの対応付けについて理解する。
11週 メモリアーキテクチャ(2):キャッシュメモリ、ページング キャッシュメモリとページングについて理解する。
12週 メモリアーキテクチャ(3):アドレス変換機構 アドレス変換機構について理解する。
13週 メモリアーキテクチャ(4):セグメント方式 セグメント方式について理解する。
14週 入出力アーキテクチャ(1):入出力装置の種類と管理 入出力装置の種類とその管理について理解する。
15週 入出力アーキテクチャ(2):入出力チャンネル 入出力チャンネルについて理解する。
16週 期末試験 期末試験

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

試験発表相互評価態度ポートフォリオ課題合計
総合評価割合60000040100
総合評価割合0000000
基礎的能力3000002050
専門的能力2000001030
分野横断的能力1000001020