到達目標
(1) コンピュータの基本構造が説明できる.（定期試験，課題）
(2) 命令形式とアドレッシングが説明できる.（定期試験）
(3) メモリデバイス,キャッシュ,仮想記憶が説明できる.（定期試験）
(4) 割込み,入出力制御,バスが説明できる.（定期試験）
(5) プロセッサのアーキテクチャが説明できる.（定期試験,課題）
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 |
| ISA | CISCやRISCの違いをISAに関して説明できる | 命令形式とアドレッシングの基本的な説明ができる | ISAが理解できていない |
| 各アーキテクチャ | 例を用いてアーキテクチャのトレードオフが説明できる | 動作が理解できる | 動作が説明できない |
| データ表現 | 例を用いて，説明できる | 各種データを2進数または2進化コードで表現できる | 2進数または2進コードで表現できない |
| ハードウエアの役割 | 順序回路と組み合わせ回路が設計できる | 簡単な順序回路と組み合わせ回路の違いを説明できる | 論理回路が理解できていない |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 (B2)
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JABEE 2.1(1)①
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教育方法等
概要:
コンピュータはハードウェアとソフトウェアで構成されており,ソフトウェアはハードウェアがどのように構成されているかによって提供できる機能が異なってくる.そのハードウェアをどのように構成し,設計するかについて学習し,そのアーキテクチャの技術を理解する.
（科目情報）
教育プログラム第1学年 ◎科目
授業時間 46.5時間
関連科目 分散コンピューティング，組み込みシステム
授業の進め方・方法:
講義形式である．
（再試験について）
再試験は総合評価が 60 点に満たない者のうちすべての課題を提出した者に対して実施する．
注意点:
（履修上の注意）
課題等は随時，LMSにアップロードされるので注意しておくこと
（自学上の注意）
ハードウェア,ソフトウェアの基礎を復習しておくこと.
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 |
コンピュータアーキテクチャの概要 |
コンピュータ発展の歴史をたどりながら基本的な動作原理とコンピュータの性能について理解する.
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| 2週 |
コンピュータアーキテクチャの概要 |
コンピュータ発展の歴史をたどりながら基本的な動作原理とコンピュータの性能について理解する.
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| 3週 |
基本アーキテクチャ |
命令形式,アドレッシング,命令セットについて理解する
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| 4週 |
基本アーキテクチャ |
命令形式,アドレッシング,命令セットについて理解する
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| 5週 |
基本アーキテクチャ |
命令形式,アドレッシング,命令セットについて理解する
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| 6週 |
基本アーキテクチャ |
命令形式,アドレッシング,命令セットについて理解する
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| 7週 |
数表現
基数変換，固定小数点表現と浮動小数点表現 |
コンピュータで内での数表現を理解する
基数変換，固定小数点と浮動小数点のフォーマットを理解する
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| 8週 |
数表現
固定小数点表現と浮動小数点表現の精度 |
固定小数点表現と浮動小数点表現における精度を理解する
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験 |
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| 10週 |
制御アーキテクチャ
制御アーキテクチャ |
命令セットを実行するプロセッサ（CPU）のデータ形式,演算装置,命令制御方式,について理解する.
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| 11週 |
制御アーキテクチャ
命令実行順序制御 |
命令セットを実行するプロセッサ（CPU）のデータ形式,演算装置,命令制御方式,について理解する.
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| 12週 |
制御アーキテクチャ
パイプライン処理と高速化 |
命令セットを実行するプロセッサ（CPU）のデータ形式,演算装置,命令制御方式,について理解する.
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| 13週 |
制御アーキテクチャ
アーキテクチャから見たOSの働き |
アーキテクチャから見たOSの働きを理解する
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| 14週 |
制御アーキテクチャ
割り込み処理 |
割込み処理について理解する.
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| 15週 |
前期末試験 |
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| 16週 |
試験解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
演算の種類と論理回路での表現 |
順序回路と組み合わせ回路について復習する
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| 2週 |
固定小数点表現と浮動小数点表現の演算 |
数値表現とオーバフローにを理解する
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| 3週 |
演算アーキテクチャ
固定小数点の加算，減算回路 |
回路の構成と動作を理解する
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| 4週 |
演算アーキテクチャ
固定小数点の乗算，除算回路 |
回路の構成と動作を理解する
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| 5週 |
演算アーキテクチャ
浮動小数点の加算，減算回路 |
回路の構成と動作を理解する
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| 6週 |
演算アーキテクチャ
浮動小数点の乗算，除算回路 |
回路の構成と動作を理解する
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| 7週 |
演算アーキテクチャ
ALU |
ALUの演算回路と動作について理解する
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| 8週 |
演算アーキテクチャ
データパイプライン |
データパイプラインの動作について理解する
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| 4thQ |
| 9週 |
後期中間試験 |
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| 10週 |
メモリアーキテクチャ
メモリデバイスと機能，階層構造 |
メモリデバイス,記憶階層を理解する.
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| 11週 |
メモリアーキテクチャ
仮想記憶
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仮想記憶を理解する.
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| 12週 |
メモリアーキテクチャ
キャッシュ |
キャッシュの動作と性能評価を理解する.
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| 13週 |
入出力アーキテクチャ |
入出力制御,バス,入出力機器について理解する．
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| 14週 |
入出力アーキテクチャ |
入出力制御,バス,入出力機器について理解する．
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| 15週 |
後期期末試験 |
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| 16週 |
試験解説 |
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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 | プログラミング | 主要な言語処理プロセッサの種類と特徴を説明できる。 | 4 | 前2 |
| 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。 | 4 | 前7 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | 前7 |
| 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前7 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 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。 | 4 | 前10,前11 |
| 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。 | 4 | 前10,前11 |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 4 | 前10 |
| 順序回路を設計することができる。 | 4 | 前11 |
| 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。 | 4 | 前4 |
| 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。 | 4 | 前7 |
| 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。 | 4 | 後10 |
| 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。 | 4 | 後12 |
| 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。 | 4 | 前3,後1 |
| コンピュータシステム | デュアルシステムやマルチプロセッサシステムなど、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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | 後1 |
| 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。 | 4 | 後1 |
| 排他制御の基本的な考え方について説明できる。 | 4 | 後1,後3 |
| 記憶管理の基本的な考え方について説明できる。 | 4 | 後10 |
| 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。 | 4 | 後3 |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |