Course Objectives
ハードウエアとソフトウエアの関連を的確に理解し、実装上のトレードオフを考えることができるようになる。
Rubric
| 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 |
| 応用的な課題にも取り組むことができる。 | 指定された課題の実験が完了している。 | 指定された実験が完了できない。 |
| 実験のレポート内容が整っており、すべて提出されている。 | 実験のレポートを全て提出している。 | 実験のレポートを提出できない。 |
| 内容が伴っており、学生が発表を聞いても、わかりやすく発表となっている。 | 一通りの指定された発表ができている。 | 発表を行えない、指定された事項を発表していない。 |
Assigned Department Objectives
到達目標 B 1
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JABEE d-2
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Teaching Method
Outline:
半期単位の大実験方式で、もの作りを通してコンピュータシステムの動きを体得させる。後期実験については、実験で利用するボードマイコンを変更する可能性があり、システム変更については、後期のガイダンスで説明する。
Style:
前期：実験のはじめに設計方法の解説を行い、実装できた時点で動作確認する。
後期：各テーマの前半は十分な講義を行い、実現に必要な技術を解説する。テーマの中盤は各自が実現方法を考えシステムの設計を行う。
Notice:
各回の実験は２４０分で行う。ただし、時間割で実施日の最終時間に割り振りができなかった場合は、別に授業を行い時間を確保する。
自学自習については、知識を積み上げる方式で行うため、実験が完了しない者は、時間外に完了させ、次回の授業までに追いつく必要がある。また、課題の検討やレポートの作成のために、予習・復習を要する。
【関連科目】 電子工学実験(３年)、情報システム実験(５年)
【評価法】 学年末評価＝（前期評価＋後期評価）／２
前期評価＝テーマ実験（動作確認・レポート；６０点）＋プロセッサの設計（デモ・レポート；４０点）
後期評価＝発表評価点（２５点満点）＋作品提出点（２５点満点）＋作品評価点（５０点満点）
Characteristics of Class / Division in Learning
Course Plan
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Theme |
Goals |
| 1st Semester |
| 1st Quarter |
| 1st |
ガイダンス |
前期の実験内容について、ガイダンスをする。
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| 2nd |
FPGAとVHDLによる回路設計 |
FPGAの仕組みについて解説し、VHDLを使用したFPGAの回路設計の概要を講義する。
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| 3rd |
VHDLの記述 |
VHDLの基本的な記述方法について講義する。
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| 4th |
開発システムの使用方法 |
開発システムの使用方法を講義した後、実際に簡単なVHDL記述から回路を作成する演習を行う。
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| 5th |
回路設計(１) |
マルチプレクサ、デコーダ、エンコーダを実装する。
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| 6th |
回路設計(２) |
各種のカウンタを実装する。
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| 7th |
回路設計(３) |
各種のカウンタをモジュールとして実装する。
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| 8th |
回路設計(４) |
６０秒時計を実装する。
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| 2nd Quarter |
| 9th |
回路設計(５) |
ＡＬＵを実装する。
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| 10th |
回路設計(６) |
ステートマシンを実装する。
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| 11th |
プロセッサの設計(１) |
プロセッサの仕様にもとづいて回路構成図、評価プログラムを作成する。
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| 12th |
プロセッサの設計(２) |
命令フェッチサイクルを実装する。
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| 13th |
プロセッサの設計(３) |
命令実行サイクルを設計し、基本機能を持ったプロセッサを実装する。
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| 14th |
プロセッサの設計(４) |
命令と機能を追加したプロセッサを実装する。
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| 15th |
(期末試験) |
この科目は、期末試験を実施しない。但し，対面授業が困難などの支障があった時は，補講等をこの週に実施する可能性がある。
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| 16th |
発表会 |
実装したプロセッサのデモを行う。
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| 2nd Semester |
| 3rd Quarter |
| 1st |
ガイダンス |
後期の実験で作成するデジタル時計と、時計の核になるH8マイコンを紹介する。
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| 2nd |
マイコンの動作を知る |
クロス開発環境について学習した後、ランプを点滅させる例題プログラムを活用する。
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| 3rd |
マイコン内蔵デバイスを使う |
タイマを用いた割込プログラミングを体得する。
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| 4th |
実行するための技術的な背景（導入，メモリ関連） |
計算機資源（リソース）についての初歩を学ぶ。リンカやライブラリの動作を体得する。
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| 5th |
実行するための技術的な背景（メモリ関連） |
リンカやライブラリの動作を体得する。
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| 6th |
ライブラリの利用 |
他者が作成したLCDの駆動プログラムについて，利用者として使用してみる。
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| 7th |
ハードウェアの利用 |
マトリクスLEDを駆動するプログラムをテンプレートのプログラムを使って完成させる。
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| 8th |
実行するための技術的な背景（ＣＰＵ時間） |
ＣＰＵ時間について知り、リアルタイムとは何かを学修する。
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| 4th Quarter |
| 9th |
サポートルーチン（1） |
教員が作成したサポートルーチンの機能を学習し、これを使用する簡単なプログラムを作成する。
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| 10th |
サポートルーチン（2） |
教員が作成したサポートルーチンを使用して、スピーカとLCDなどを制御してみる。その後、次回から作成するデジタル時計の仕様を決定する。
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| 11th |
プログラム作成(1) |
前回、自分が決めた仕様に従いプログラムを作成する。
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| 12th |
プログラム作成(2) |
同上
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| 13th |
プログラム作成(3) |
同上
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| 14th |
発表会準備 |
作成した時計プログラムについて発表の準備をする。
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| 15th |
(期末試験) |
この科目は、期末試験を実施しない。但し，対面授業が困難などの支障があった時は，補講等をこの週に実施する可能性がある。
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| 16th |
発表会 |
作成した時計プログラムについて発表する。
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Evaluation Method and Weight (%)
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他（レポート） | Total |
| Subtotal | 0 | 38 | 0 | 0 | 0 | 62 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 0 | 38 | 0 | 0 | 0 | 62 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |