到達目標
(1) 加減算器・乗除算器の原理と構成を理解し，説明できる．
(2) 論理演算器の原理と構成を理解し，説明できる．
(3) メモリ階層の考え方，仮想メモリとキャッシュメモリの原理と構成方式を理解し，
説明できる．
(4) プログラム上の分岐制御を担う制御の仕組みを理解し，説明できる．
(5) 組み込みマイコンの入出力インタフェースを理解し，説明できる．
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 | 加減算器・乗除算器の原理と構成を理解し，説明できる． | 加減算器・乗除算器の原理と構成を理解し，説明できる． | 加減算器・乗除算器の原理と構成を理解し，説明できない． |
| 評価項目2 | 論理演算器の原理と構成を理解し，説明できる． | 論理演算器の原理と構成を理解し，説明できる． | 論理演算器の原理と構成を理解し，説明できない． |
| 評価項目3 | メモリ階層の考え方，仮想メモリとキャッシュメモリの原理と構成方式を理解し，説明できる． | メモリ階層の考え方，仮想メモリとキャッシュメモリの原理と構成方式を理解し，説明できる． | メモリ階層の考え方，仮想メモリとキャッシュメモリの原理と構成方式を理解し，説明できない． |
| 評価項目4 | プログラム上の分岐制御を担う制御の仕組みを理解し，説明できる． | プログラム上の分岐制御を担う制御の仕組みを理解し，説明できる． | プログラム上の分岐制御を担う制御の仕組みを理解し，説明できない． |
| 評価項目5 | 組み込みマイコンの入出力インタフェースを理解し，説明できる． | 組み込みマイコンの入出力インタフェースを理解し，説明できる． | 組み込みマイコンの入出力インタフェースを理解し，説明できない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
今や社会生活においても高度技術においても，計算機の利用は欠くことができない状況にある．このように幅広くかつ深く生活に密着した計算機を，積極的に学習し理解していく．高度に発達した電子計算機の理解には，計算機の基礎を深く確実に学習し，特に内部動作や内部構成および外部接続とそれらのアーキテクチャの理解が重要である．
本講義では，演算，制御，およびメモリアーキテクチャについて講義する．
演算では，各種算術演算の原理とそれらの実現方式（構成）について学習し，制御では，命令語によって動作を制御する仕組みを学習する．メモリでは仮想メモリとキャッシュメモリについて学習する．
本科目は，ソフトウェア開発技術者試験，テクニカルエンジニア試験（エンベデッドシステム）における関連問題に対応できるよう到達目標および評価基準を設定する．
授業の進め方・方法:
本科目では，到達目標（１）から（５）の達成度を中間試験41％，期末試験41％の割合で評価する．また，レポートの提出状況を 18％の割合で評価する．
レポートは指定の日までに提出すること．未解提出の場合は再提出すること．重みは期限内でほぼ正解のとき2，期限内で未解のとき0.5，再提出で正解のとき+1.5とする．
60%以上を合格とする．
【自学自習時間】復習：15時間
注意点:
・学修単位科目であり，１回の講義（90分）あたり45分以上の復習をしているものとして講義・演習を進める．
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 |
授業内容の概略説明：コンピュータの歴史とノイマン型コンピュータのアーキテクチャ |
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| 2週 |
命令セットアーキテクチャ： コンピュータの基本構成，命令実行の流れ， |
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| 3週 |
演算アーキテクチャ１：数の表現，加減算アルゴリズム |
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| 4週 |
演算アーキテクチャ２：乗算アルゴリズム |
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| 5週 |
演算アーキテクチャ２： 除算アルゴリズム |
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| 6週 |
制御アーキテクチャ１： ワイヤードロジックとマイクロプログラム制御方式 |
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| 7週 |
制御アーキテクチャ２：RISCとCISC |
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
メモリアーキテクチャ１：メモリ装置の分類 |
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| 10週 |
メモリアーキテクチャ２：キャッシュメモリ |
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| 11週 |
メモリアーキテクチャ３：仮想メモリ |
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| 12週 |
パイプラインアーキテクチャ１： パイプライン処理の基本，ハザード |
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| 13週 |
パイプラインアーキテクチャ２： 遅延分岐と分岐予測 |
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| 14週 |
入出力アーキテクチャ：制御方式，代表的なインタフェース(I2C，SPI，UART) |
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
期末試験の返却と解説 |
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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 |
| 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 | |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 3 | |
| 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 3 | |
| 基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。 | 2 | |
| 論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。 | 3 | |
| 与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 3 | |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 2 | |
| フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。 | 3 | |
| レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。 | 3 | |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 3 | |
| 順序回路を設計することができる。 | 2 | |
| 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 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 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。 | 3 | |
評価割合
| 中間試験 | 期末試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 41 | 41 | 18 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 41 | 41 | 18 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |