概要:
電子計算機は大規模なディジタル回路によって構成され、広く一般に使われ、その応用範囲は多岐にわたっている。本講義では、電子計算機の中心部といえるCPUのアーキテクチャの基礎、及び論理設計手法、電子計算機におけるデータ表現や入出力などについて講義する。
授業の進め方・方法:
計算機がどのように構成され、どのように動作しているかを理解するために、まずどのようにデータが表現されそれを扱うかの構成の概略について理解し、各機能が論理回路によってどのように構成されるのかについて解説する。次に高速化の手法や大規模なシステムがどのように構成されているのかについて解説する。
注意点:
電子計算機は、ディジタル回路によって構成されるので、論理回路をしっかり理解していることが望まれる。また、電子計算機のアーキテクチャ、命令形式などと直接的なつながりがあるプログラミング言語であるアセンブリ言語についてもしっかり理解していることが望まれる。
| 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 | 電気・電子系分野 | 情報 | 整数、小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | 前2 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 3 | 前2 |
| 情報系分野 | 計算機工学 | 整数・小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | 前2 |
| 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3 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | 前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 | 前5 |
| 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5 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 3 | 前5,前6 |
| 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7 |
| 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7 |
| 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7 |
| 順序回路を設計することができる。 | 3 | 前7 |
| 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。 | 2 | 前1,前2,後15 |
| 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。 | 2 | 前10,前11,前12,前13,前14,後4,後5,後13,後14 |
| 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。 | 2 | 後6,後7,後14,後15 |
| 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。 | 2 | 後7,後8,後10,後11,後12,後13,後14 |
| 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。 | 2 | 後4 |
| ハードウェア記述言語など標準的な手法を用いてハードウェアの設計、検証を行うことができる。 | 2 | 後1,後2,後3 |
| 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。 | 2 | 前3 |
| 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。 | 2 | 前3 |