準学士課程の教育目標 (A)① 数学・物理・化学などの自然科学、情報技術に関する基礎を理解できる。
準学士課程の教育目標 (A)② 自主的・継続的な学習を通じて、基礎科目に関する問題を解くことができる。
準学士課程の教育目標 (B)① 専門分野における工学の基礎を理解できる。
準学士課程の教育目標 (B)② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。
概要:
本授業ではコンピュータシステムを構成するための基本ハードウェア機構を把握するために必要な基礎知識を学び、および基本ソフトウェア機構であるオペレーティングシステムについて学ぶ。この授業を通してOSを介したソフトウェアとハードウェアの要求と応答について理解し、自分自身が作成するプログラム中で活用できるようになることを目指す。
授業の進め方・方法:
教科書を解説しながら演習を行いつつ、難題については周囲とディスカッションし発表する場を設ける。授業の理解度を確認しながら進めていくために授業の終わりにふりかえりシートを作成し提出する。ふりかえりシートは各自のノートを参照しながら作成してよい(カメラなどで撮影された画像は除く)。
注意点:
[オフィスアワー]
水曜日15:30-17:00
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンス 1. コンピュータと工学 |
コンピュータ工学によって何を学ぶのかを説明できるようになる。
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2週 |
2. コンピュータシステム |
コンピュータシステムにおけるハードウェアとソフトウェアの機能分担によって実現される仕組みを理解する。
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3週 |
3. 論理回路 - 論理回路の数学 |
論理代数を使い論理を数式として表現し操作できる。論理関数を使い論理回路や設計法を数学的に取り扱える。
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4週 |
3. 論理回路 - 論理関数の表現1 |
論理関数の真理値表を使った表現について理解を深める。
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5週 |
3. 論理回路 - 論理関数の表現2 |
論理関数のカルノー図を使った表現について理解を深める。
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6週 |
3. 論理回路 - 論理関数と論理回路の対応 |
論理回路と論理関数が1対1で対応していることについて理解を深める。
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7週 |
3. 論理回路 - 論理回路の設計1 |
さまざまな表現方法を使った論理関数と論理回路の最小化が可能になる。
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8週 |
3. 論理回路 - 論理回路の設計2 |
与えられた論理関数に対応する最小サイズの論理回路を設計できる。
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2ndQ |
9週 |
4. コンピュータアーキテクチャ 4.1 基本アーキテクチャ1 |
内部装置の概要を知る。命令形式とその分類方法を学ぶ。
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10週 |
4. コンピュータアーキテクチャ 4.1 基本アーキテクチャ2 |
命令実行サイクルを知り、プロセッサ内の制御とデータの流れについて学ぶ。
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11週 |
4. コンピュータアーキテクチャ 4.2 内部装置(制御機構1) |
順序制御機構について理解する。
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12週 |
4. コンピュータアーキテクチャ 4.2 内部装置(制御機構2) |
割り込みという概念を理解する。
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13週 |
4. コンピュータアーキテクチャ 4.2 内部装置(制御機構3) |
パイプライン処理について学ぶ。
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14週 |
4. コンピュータアーキテクチャ 4.2 内部装置(演算機構) |
演算機構の概要を知る。
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15週 |
4. コンピュータアーキテクチャ |
コンピュータで扱うための数の表現を学ぶ。
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16週 |
4. コンピュータアーキテクチャ |
補数について理解する。
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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 | 前14,前15,前16 |
基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 3 | 前14,前15,前16 |
整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | 前14,前15,前16 |
小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | 前14,前15,前16 |
基本的な論理演算を行うことができる。 | 3 | 前3,前4 |
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。 | 3 | 前3,前4,前5,前6 |
論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 3 | 前4,前5,前6 |
簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。 | 3 | 前5,前6 |
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 | 前6,前7 |
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 | 前6,前7 |
組合せ論理回路を設計することができる。 | 3 | 前7 |
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 | 前6,前8 |
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 | 前6,前8 |
与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 3 | 前6,前8 |
順序回路を設計することができる。 | 3 | 前6,前8 |
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 | 前1,前2,前9,前10,前11,前12,前13,前14 |
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 | 前2,前9,前10,前11,前12,前13 |
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 | 前2 |
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 | 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。 | 3 | 前2 |
情報数学・情報理論 | コンピュータ上での数値の表現方法が誤差に関係することを説明できる。 | 3 | 前14,前15,前16 |
コンピュータ上で数値計算を行う際に発生する誤差の影響を説明できる。 | 3 | 前14,前15,前16 |