計算機アーキテクチャ

科目基礎情報

学校 和歌山工業高等専門学校 開講年度 令和08年度 (2026年度)
授業科目 計算機アーキテクチャ
科目番号 0017 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電気情報工学科 対象学年 1
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 [教科書]はじめて学ぶコンピュ-タ概論:ハードウェア・ソフトウェアの基本
担当教員 小出 英範

到達目標

r進法の概念を理解し、基数の変換ができる。
コンピュータの仕組みを理解し、各装置について説明できる。
コンピュータアーキテクチャにおけるトレードオフについて説明できる。
コンピュータシステムにおけるオペレーティングシステムの位置づけを説明できる。
情報社会における情報システムの役割やネットワークの仕組みを説明できる。
コンピュータに対する脅威を理解し、対策例を挙げることができる。
データベースの概念を理解し、簡単な問合せができる。

本科目の内容は、目的に応じたコンピュータシステムの構築・選定やデータベースの設計・利用に役立つ。

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
数の体系小数の2進数-10進数変換ができる。整数の2進数-10進数変換ができる。2進数-10進数変換ができない
オペレーティングシステムオペレーティングシステムの機能を説明できる。オペレーティングシステムの役割を説明できる。オペレーティングシステムの役割を説明できない
コンピュータの仕組みコンピュータの各装置の役割を説明できる。コンピュータの仕組みを説明できる。コンピュータの仕組みを説明できない。
情報社会ネットワークにおけるコンピュータへの脅威とその対策例を説明できる。ネットワークの仕組みを説明できる。ネットワークの仕組みを説明できない。
データベースデータベースの概念を理解し、簡単な問合せができる。データベースの概念が理解できる。データベースの概念が理解できていない。

学科の到達目標項目との関係

C-1 自然科学・情報技術に関する基礎的素養を有し、専門分野での問題解決のためにそれらを駆使できる能力を身につける。

教育方法等

概要:
計算機のハードウェア(中央処理装置、記憶装置、入出力装置)のシステム構成、および、基本構造と動作する仕組みについて学習する。
また、情報社会における情報システムの役割、ネットワークの仕組みについて学習する。
さらに、データベースについても、その仕組みと利用法について学習する。
授業の進め方・方法:
講義をしながら、理解を深めるための例題を適宜出題する。
理解度を確認するための課題を毎回課す。
注意点:

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 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 コンピュータの歴史 コンピュータの歴史と用いられる技術について説明できる。
2週 コンピュータの基本構成 コンピュータを構成する基本的な要素の役割と、これらの間でのデータの流れを説明できる。
3週 2進数表現① 整数・小数を2進数、8進数、16進数で表現できる。
基数が異なる数の間で相互に変換できる。
4週 2進数表現② 負数を2進数で表現できる。
2進数の算術演算ができる。
5週 命令とデータ 整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。
コンピュータを動かす命令とデータの構造を理解できる。
6週 コンピュータハードウエア① プロセッサを実現するために考案された主要な技術を説明できる。
7週 コンピュータハードウエア② メモリシステムを実現するために考案された主要な技術を説明できる。
8週 コンピュータハードウエア③ 入出力を実現するために考案された主要な技術を説明できる。
2ndQ
9週 到達度確認テストと解説 前期の1週から8週までの内容の理解度を問う確認テストの問題を解くことができる。
10週 オペレーティングシステム① コンピュータシステムにおけるオペレーティングシステムの位置づけを説明できる。
仮想メモリなどのメモリ管理について説明できる。
11週 オペレーティングシステム② オペレーティングシステムにおけるファイル管理、タスク管理について説明できる。
12週 オペレーティングシステム③ オペレーティングシステムにおける入出力管理について説明できる。
プログラミング言語の分類について説明できる。
13週 コンピュータシステムの信頼性① コンピュータシステムの信頼性、機能を向上させるための代表的なシステム構成について説明できる。
コンピュータシステムの信頼性の評価指標を理解し、それを計算することができる。
14週 コンピュータシステムの信頼性② 稼働率を計算することができる。
コンピュータシステムの性能、経済性について説明できる。
コンピュータシステムの信頼性設計について説明できる。
15週 期末試験期間 期末試験の実施
16週 答案返却および解説 前期の10週から14週までの内容を振り返り、内容を説明できる。
後期
3rdQ
1週 インターネットの仕組みと様々なサービス インターネットを構成する仕組みを説明できる。
IPアドレスとドメインについて説明できる。
2週 情報社会① Webサイトの仕組みを説明できる。
インターネットにおける情報発信とコミュニケーションの注意点を理解し、特に犯罪につながりかねない使い方をしないように注意できる。
3週 情報社会② 情報社会における情報システムの仕組みや役割を説明できる。
情報社会における法律を理解し、注意すべきことを認識できる。
4週 情報社会③ 情報社会を守る法律について説明できる。
基本的な暗号化技術について説明できる。
5週 インターネットのセキュリティ対策① コンピュータを扱っている際に遭遇しうる脅威と、その対策例について説明できる。
6週 インターネットのセキュリティ対策② 基本的なアクセス制御技術、認証方法について説明できる。
情報セキュリティに関する組織的な取り組みを説明できる。
7週 モデル化と問題解決 AIなど情報社会における情報技術について説明できる。
問題解決の手法とデータ分析の方法を説明できる。
8週 到達度確認テストと解説 後期の1週から7週までの内容の理解度を問う確認テストの問題を解くことができる。
4thQ
9週 データベースの基礎 データモデル、データベース設計法に関する基本的な概念を説明できる。
10週 リレーショナルデータベース① リレーショナルデータベースの概要と設計手法について説明できる。
11週 リレーショナルデータベース② リレーショナルデータベースにおける正規化について説明できる。
12週 データベースにおける検索① データベースにおける関係演算、集合演算、集計について説明できる。
13週 データベースにおける検索② データベース言語を用いて基本的なデータ問合わせを記述できる。
14週 データベース管理システム データベース管理システムによるトランザクション管理、同時実行制御、障害回復機能、機密保護機能について説明できる。
15週 期末試験期間 期末試験の実施
16週 試験返却および解説 後期の9週から14週までの内容を振り返り、内容を説明できる。

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
基礎的能力工学基礎情報リテラシー情報リテラシー社会の情報化の進展と課題について理解し説明できる。3前1,後2,後3,後4
代表的な情報システムとその利用形態について説明できる。3前13,前14,後1,後3
コンピュータの構成とオペレーティングシステム(OS)の役割を理解し、基本的な取扱いができる。3前2,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12
アナログ情報とデジタル情報の違いと、コンピュータ内におけるデータ(数値、文字等)の表現方法について説明できる。3前3,前4
情報を適切に収集・取得できる。3後2
データベースの意義と概要について説明できる。3後9,後10,後11,後12,後13,後14
情報の真偽について、根拠に基づいて検討する方法を説明できる。3後2
情報の適切な表現方法と伝達手段を選択し、情報の送受信を行うことができる。3後1,後2
情報通信ネットワークの仕組みや構成及び構成要素、プロトコルの役割や技術についての知識を持ち、社会における情報通信ネットワークの役割を説明できる。3後1,後2
情報セキュリティの必要性を理解し、対策について説明できる。3後4,後5,後6
情報セキュリティを支える暗号技術の基礎を説明できる。3後4
情報セキュリティに基づいた情報へのアクセス方法を説明できる。3後6
情報や通信に関連する法令や規則等と、その必要性について説明できる。3後2,後3,後4
情報社会で生活する上でのマナー、モラルの重要性について説明できる。3後2,後3
情報セキュリティを運用するための考え方と方法を説明できる。3後6
データサイエンス・AI技術の概要を説明できる。3後6
データサイエンス・AI技術を利活用する際に求められるモラルや倫理について理解し、データを守るために必要な事項を説明できる。 3後4
データサイエンス・AI技術の利活用に必要な基本的スキル(データの取得、可視化、分析)を使うことができる。 3後7
専門的能力分野別の専門工学情報系分野計算機工学整数・小数を二進数、十進数、十六進数で表現でき、それぞれの間で相互に変換できる。3前3
整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。3前5
コンピュータを構成する基本的な要素の役割を説明でき、各要素を実現する主要な技術を説明できる。3前2
コンピュータアーキテクチャにおけるトレードオフについて説明できる。1前2
コンピュータシステムコンピュータシステムの処理形態について、それぞれの特徴と代表的な例を説明できる。3前13
コンピュータシステムの信頼性や機能を向上させるための代表的なシステム構成について説明できる。3前14
システムプログラムコンピュータシステムにおけるオペレーティングシステムの位置づけを説明できる。3前11
プロセス管理やスケジューリングなどCPUの仮想化について説明できる。2前11
排他制御の基本的な考え方について説明できる。2前6,前10
記憶管理の基本的な考え方について説明できる。2前5,前7,前10
情報通信ネットワークプロトコルの概念を理解し、階層化の概念や利点を説明できる。3後1
インターネット、ローカルエリアネットワーク等の概念を説明できる。3後1
情報数学・情報理論集合に関する基本的な概念を理解し、集合演算を実行できる。3後12
その他の学習内容データモデル、データベース設計法に関する基本的な概念を説明できる。3後9,後10,後11
データベース言語を用いて基本的なデータ問合わせを記述できる。3後12,後13
サイバーセキュリティの重要性を理解し、その必要性を説明できる。3後5,後6
ネットワークにおける安全な通信方法と、基礎的な環境構築に必要な技術を説明できる。3後5,後6
分野横断的能力汎用的技能情報収集・活用・発信力情報収集・活用・発信力ディジタルツールを含む種々の手段や各種メディアを活用し、情報を収集できる。3後1,後2
自己及び他者の権利に配慮し、適切な方法を用いて情報を活用し、効果的に情報発信できる。3後2
態度・志向性(人間力)倫理観倫理観自分の判断や行動、及びそれらがもたらす結果や影響について、倫理的観点から検討、評価できる。3後4
自分の判断や行動の基盤となる倫理観を振り返り、表現できる。3後4

評価割合

定期試験到達度確認テスト課題合計
総合評価割合353530100
総合評価353530100