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授業科目区分	科目名	単位数	科目コード	開講時期	履修方法
専門教育課程専門科目専門	コンピュータアーキテクチャ設計 Computer Architecture and Design	2	E527-01	2021年度５期（前学期）	修学規程第4条を参照

担当教員名

＊印は、実務経験のある教員を示しています。

授業科目の学習・教育目標

キーワード

学習・教育目標

1.プロセッサ 2.回路設計 3.命令セットアーキテクチャ 4.パイプライン処理 5.命令レベル並列処理

コンピュータはハードウェアとソフトウェアが一体となり情報処理を行う。本科目では、コンピュータにおいて計算処理を実行するプロセッサの機能と構成を回路設計を通して学ぶ。具体的には、論理回路シミュレータを用いて、基本的なプロセッサの構成部品から任意の命令を実行可能なプロセッサまでの設計演習を行う。

授業の概要および学習上の助言

本科目はプロセッサの基本構成と動作原理を回路設計を通して実践的に学習する。コンピュータシステム基礎や論理回路、コンピュータアーキテクチャ基礎で学んだ内容が基本となっているため、良く復習して望むこと。論理回路シミュレータを用いた演習があるのでノートパソコンを持参すること。主なトピックを以下に示す。１．論理回路設計手法の修得２．プロセッサ部分回路の設計３．基本プロセッサの設計４．パイプライン処理の実装５．命令レベル並列処理の講義上記トピックを学び、適宜レポートにまとめる。

教科書および参考書・リザーブドブック
教科書：コンピュータアーキテクチャ[コロナ社] 参考書：論理回路入門[工学社] ﾘｻﾞｰﾌﾞﾄﾞﾌﾞｯｸ：指定なし

履修に必要な予備知識や技能

履修に際し求められる条件：1．2進数、16進数、10進数の変換が相互にできる　2．加算回路、選択回路、レジスタ回路、カウンタ回路など、論理回路の動作が理解できている　3．プロセッサにおけるデータの流れと制御の流れを理解している　4．論理回路シミュレータLogisimの基本的な操作方法を理解している

学生が達成すべき行動目標
No.	学科教育目標（記号表記）
①	I,M,N	論理回路シミュレータを用いた論理回路設計手順を説明できる。
②	I,M,N	機能仕様から小規模なプロセッサ部品が設計できる。
③	I,M,N	機能仕様から基本プロセッサの設計ができる。
④	I,M,N	基本プロセッサに命令追加など独自の機能拡張ができる。
⑤	I,M,N	アセンブラを使ってプロセッサの機能を検証できる。
⑥

達成度評価
				評価方法
				試験	クイズ小テスト	レポート	成果発表 (口頭・実技)	作品	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	0	100	0	0	0	0	100
指標と評価割合	総合評価割合		0	0	100	0	0	0	0	100
	総合力指標	知識を取り込む力	0	0	40	0	0	0	0	40
		思考・推論・創造する力	0	0	30	0	0	0	0	30
		コラボレーションとリーダーシップ	0	0	10	0	0	0	0	10
		発表・表現・伝達する力	0	0	10	0	0	0	0	10
		学習に取組む姿勢・意欲	0	0	10	0	0	0	0	10

※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。

評価の要点
評価方法	行動目標		評価の実施方法と注意点
試験	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
クイズ小テスト	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
レポート	①	レ	・部品回路の実装レポート・基本プロセッサの実装レポート・応用プロセッサの実装レポート各回とも、試作回路の機能・論理の理解度と表現力、試作回路の製作・検証の完成度、報告書としてのまとまりと表現力を中心に評価し、最終レポートではさらに創意･工夫を評価する。
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥
成果発表 (口頭・実技)	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
作品	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
ポートフォリオ	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
その他	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥

具体的な達成の目安

理想的な達成レベルの目安

標準的な達成レベルの目安

論理回路シミュレータを用いた回路設計手法が十分に習得できている。コンピュータの基本構成を十分に説明でき、仕様に基づいて回路が設計できる。また、回路の動作検証に関しては戦略的にかつ適格に動作条件を洗い出して効果的な検証を行い結果を説明できるレベルである。また、レポートによって以上の事柄を的確に報告でき、さらに、発展的な考察を記述できるレベルである。自由課題については、独創的なテーマを選定し、かつ、基本の組み合わせ回路・順序回路からの応用を実装しているレベルである。

授業で扱う各課題の論理回路を設計でき、回路の動作検証結果も説明できる。自由課題については、例題のプロセッサ基本回路を設計でき説明できるレベルとする。

ＣＬＩＰ学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では：「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、ＧｏｏｄＷｏｒｋ！」：のようなプロセス（一部あるいは全体）を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間（例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。

授業明細
回数	学習内容	授業の運営方法	学習課題予習・復習	時間：分
第１回	ガイダンス、概論、論理回路およびコンピュータアーキテクチャ基礎の復習、命令レベル並列処理振り返り	講義・課題演習自己点検	予習：教科書第6章6.1〜6.3を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、必要に応じて先行科目の内容を確認する。	100
第２回	データ記憶装置の設計・レジスタ・RAM	講義・課題演習	予習：教科書第2章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第３回	命令取り出し機構の設計・シーケンサ・プログラムROM ・命令レジスタ	講義・課題演習	予習：教科書第3章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第４回	演算装置の設計・命令セットアーキテクチャ・算術論理演算命令	講義・課題演習	予習：教科書第3章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第５回	演算装置の設計・算術論理演算命令・命令デコーダ振り返り	講義・課題演習自己点検	予習：教科書第3章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第６回	基本プロセッサの設計1 ・RAMなし	講義・課題演習	予習：教科書第3章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第７回	基本プロセッサの設計2 ・RAMの追加・データ移動命令	講義・課題演習	予習：教科書第2章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第８回	基本プロセッサの設計3 ・分岐命令	講義・課題演習	予習：教科書第2章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第９回	基本プロセッサの動作確認1 ・アセンブリ言語・コードジェネレータ	講義・課題演習	予習：教科書第2章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第10回	基本プロセッサの動作確認2 ・アセンブリ言語・コードジェネレータ振り返り	講義・課題演習自己点検	予習：教科書第2章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第11回	自由課題演習1 例：パイプライン処理の実装、キャッシュの実装	課題演習	予習：教科書第4,5章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重要箇所を抽出してまとめる。また、演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第12回	自由課題演習2 例：パイプライン処理の実装、キャッシュの実装	課題演習	予習：教科書第4,5章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第13回	自由課題演習3 例：パイプライン処理の実装、キャッシュの実装	課題演習	予習：教科書第4,5章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第14回	自由課題のまとめと最終レポート作成	課題演習	予習：教科書第4章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：演習で遅れている部分があれば各自設計を進める。	100
第15回	自由課題の発表振り返り	発表レポート提出自己点検	予習：教科書第6章を読みわからない部分をチェックしておく。復習：講義資料の重点箇所を抽出しまとめる。	100