計算機ハードウェア

科目基礎情報

学校	奈良工業高等専門学校	開講年度	平成30年度 (2018年度)
授業科目	計算機ハードウェア
科目番号	0022	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	システム創成工学専攻（情報システムコース）	対象学年	専1
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	ディジタルシステムの設計とテスト　藤原秀雄 著　工学図書
担当教員	山口 賢一

到達目標

1. ディジタルシステムの設計自動の流れについて説明できる。

2. ゲート論理を理解し、与えられた仕様に基づくゲートレベル回路が設計、解析できる。

3. レジスタ転送論理を理解し、与えられた仕様に基づくレジスタ転送レベル回路が設計、解析できる。

4. 与えられた仕様から高位合成を行い、レジスタ転送レベル回路を得ることができる。

5. テスト生成を行い、故障シミュレーションを行うことができる。

6. 簡単な仕様のモデルコンピュータを設計することができる。

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	ディジタルシステムの設計フローについて理解し，説明することができる．	ディジタルシステムの設計フローについて理解している．	ディジタルシステムの設計フローについて理解していない．
評価項目2	高位合成について理解し，説明することができる．	高位合成について理解している．	高位合成について理解していない．
評価項目3	レジスタ転送論理，ゲート論理での設計法を理解し，説明することができる．	レジスタ転送論理，ゲート論理での設計法を理解している．	レジスタ転送論理，ゲート論理での設計法を理解していない．
評価項目4	簡単な仕様のCPUを適切なツールを利用して設計，解析することができる．	簡単な仕様のCPUの一部機能を適切なツールを利用して設計，解析することができる．	簡単な機能の回路をツールを利用して設計，解析することができない．

学科の到達目標項目との関係

JABEE基準 (c)

JABEE基準 (d-2a)

教育方法等

概要:

計算機を構成するハードウェアについての基礎知識、設計方法および要素技術について理解することを目的とする。

授業の進め方・方法:

与えられたテキスト、およびテーマについて、担当者が事前に調査を行い、資料にまとめて
発表を行う。聴講者は、発表に対して適宜質問を行い。理解を深める。教員は、説明が不十分な部分の補足を行う。また、演習として簡単なCPUの作成演習を行い、理解の定着を図る。

注意点:

　　関連科目
システム設計論、計算理論、ソフトウェア設計と関連が深い。
　　学習指針
論理回路、計算機アーキテクチャ、論理CADなどの復習が必須である。
　　自己学習
自身が発表する担当部分はもちろん、全般に予習を行い、授業時間内で理解できるよう努めること。CPU作成については、時間を要するため計画的に取り組むこと

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	ディジタルシステムの設計	ディジタルシステムの設計フローについて理解し、それぞれの工程について説明できる。
		2週	ゲート論理１	ブール代数について理解し、仕様に合ったディジタル回路、組合わせ回路を設計、解析することができる。
		3週	ゲート論理2	仕様に合った順序回路を設計、解析することができる。
		4週	レジスタ転送論理１	マイクロ操作とレジスタ転送言語について理解し、説明することができる。
		5週	データパスの設計１	演算用および転送用マイクロ操作を記述することができる。
		6週	データパスの設計２	ALUなどを用いてデータパスを設計することができる。
		7週	コントローラの設計1	結線制御によるコントローラを設計することができる。
		8週	コントローラの設計2	マイクロプログラムによるコントローラを設計することができる。
	4thQ
		9週	高位合成1	与えられた仕様から演算のスケジュールを行うことができる。
		10週	高位合成2	スケジューリングに基づき、データパスとコントローラを作成することができる。
		11週	コンピュータの設計1	コンピュータを設計する流れを理解し、説明することができる。
		12週	コンピュータの設計2	システム設計、機能設計、論理設計、マイクロプログラム設計の各種設計ステップを経てコンピュータを設計できる。
		13週	ディジタルシステムのテスト	ディジタルシステムのテスト手法について理解し、説明することができる。
		14週	テスト生成	簡単なテスト生成アルゴリズムを用いて、テストパターンを生成し、故障シミュレーションを行うことができる。
		15週	モデルコンピュータの設計	HDLを用いて、単純な仕様のCPUを設計，検証を行うことができる。
		16週

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	20	0	0	50	30	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	0	20	0	0	50	30	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0