到達目標
・計算機内部での情報の表現を理解し多数桁の加算器や算術論理演算回路などの具体的な回路を自在に設計できる.
・順序回路の設計法を理解し,状態遷移図・表による表現ができる
・カウンタやシフトレジスタなどの具体的な順序回路を設計できる.これらの回路の一部を実際のICや実験回路等を使用して動作する回路を組み立てることができる.
・ディジタル回路について書かれた英語文献が読めるようになる.
・最後に計算機の命令実行とそのハードウエア論理回路との関連
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 |
2進数の浮動小数点表示形式 | 10進数から2進数への変換方法や計算機内部での加減乗除アルゴリズムについて,適切な例を挙げて解説を加えた計算過程を示すことができる. | 10進数から2進数への変換方法や計算機内部での加減乗除アルゴリズムについて,計算することができる. | 10進数から2進数への変換方法や計算機内部での加減乗除アルゴリズムについて,計算することができない. |
ICを用いた回路設計 | 資料を基にICを用いた回路設計ができ,自在に拡張することができる. | 資料を基にICを用いた回路設計ができる. | 資料を見てもICを用いた回路設計ができない. |
計算機の動作原理 | プログラム内蔵方式のコンピュータの動作原理や,アセンブリ言語と機械語の関係について説明することができ,レジスタの値の変化をトレースすることができる. | プログラム内蔵方式のコンピュータの動作原理や,アセンブリ言語と機械語の関係について説明することができる. | プログラム内蔵方式のコンピュータの動作原理や,アセンブリ言語と機械語の関係について説明できない. |
HDLを用いたモジュール設計 | 資料を基にモジュールの設計を行うことができ,自在に拡張することができる. | 資料を基にモジュールの設計を行うことができる. | 資料を見てもモジュールの設計を行うことができない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
計算機の動作原理と制御回路設計に関する科目として,順序回路の設計法、ICを用いた回路設計ならびにCPU制御回路設計について演習を伴った講義を行う.講義においてはハードウエアロジック設計で近年利用されているHDLについても解説と演習も取り込む.
授業の進め方・方法:
授業中の冒頭に要点について講義を行い、大半を演習時間とする。事前に資料を確認し、予習しておくことが望ましい。
注意点:
規定授業時数: 60時間
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 |
ガイダンス |
授業内容や心得、評価方法について理解する。
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2週 |
論理回路設計のおさらい |
真理値表を基に論理回路の設計できる。
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3週 |
順序回路設計のおさらい |
状態遷移図を基に順序回路を設計できる。
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4週 |
2進数整数の乗算 |
2進数整数の乗算ができる。
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5週 |
2進数整数の除算 |
2進数整数の除算ができる。
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6週 |
2進数の浮動小数点数 |
任意の10進数実数を2進数の浮動小数点数で表現できる。
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7週 |
2進数の浮動小数点計算(加減算) |
2進数の浮動小数点数の加減算ができる。
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8週 |
前期中間試験 |
前期中間試験
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2ndQ |
9週 |
ディジタルICの種類 |
ディジタルICの種類について説明できる。
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10週 |
ディジタルICの利用(TTL) |
TTLの特徴について説明できる。
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11週 |
ディジタルICの利用(CMOS) |
CMOSの特徴について説明できる。
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12週 |
ディジタルICを用いた論理回路設計(1) |
ディジタルICを用いて論理回路を構築できる。
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13週 |
ディジタルICを用いた論理回路設計(2) |
ディジタルICを用いて論理回路を構築できる。
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14週 |
ディジタルICを用いた順序回路設計(1) |
ディジタルICを用いて順序回路を構築できる。
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15週 |
ディジタルICを用いた順序回路設計(2) |
ディジタルICを用いて順序回路を構築できる。
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16週 |
答案返却 |
答案返却
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後期 |
3rdQ |
1週 |
計算機の内部構成 |
モデルコンピュータを例として計算機の内部構成を説明できる。
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2週 |
計算機内部の命令実行(データ転送) |
モデルコンピュータシミュレータを利用して命令実行のプロセスを解析できる。
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3週 |
計算機内部の命令実行(算術論理演算) |
モデルコンピュータシミュレータを利用して命令実行のプロセスを解析できる。
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4週 |
計算機内部の命令実行(分岐)(1) |
モデルコンピュータシミュレータを利用して命令実行のプロセスを解析できる。
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5週 |
計算機内部の命令実行(分岐)(2) |
モデルコンピュータシミュレータを利用して命令実行のプロセスを解析できる。
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6週 |
計算機内部の制御回路設計(1) |
計算機内部の制御回路を設計できる。
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7週 |
計算機内部の制御回路設計(2) |
計算機内部の制御回路を設計できる。
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8週 |
後期中間試験 |
後期中間試験
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4thQ |
9週 |
ハードウェア記述言語 |
ハードウェア記述言語について概要を説明できる。
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10週 |
ハードウェア記述言語による論理回路設計(1) |
ハードウェア記述言語を用いて簡単な論理回路を設計できる。
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11週 |
ハードウェア記述言語による論理回路設計(2) |
ハードウェア記述言語を用いて分岐命令を用いた論理回路設計ができる。
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12週 |
ハードウェア記述言語による論理回路設計(3) |
ハードウェア記述言語を用いて分岐命令を用いた論理回路設計ができる。
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13週 |
ハードウェア記述言語による順序回路設計(1) |
ハードウェア記述言語を用いて順序回路を設計できる。
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14週 |
ハードウェア記述言語による順序回路設計(2) |
ハードウェア記述言語を用いて順序回路を設計できる。
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15週 |
ハードウェア記述言語による順序回路設計(3) |
ハードウェア記述言語を用いて順序回路を設計できる。
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16週 |
答案返却 |
答案返却
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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 |
評価割合
| 演習 | 試験 | 合計 |
総合評価割合 | 40 | 60 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 40 | 60 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |