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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 情報工学科
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
コンピュータシステム基礎
Foundations of Computer Systems
2 E504-01 2021年度
1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.ビットとコード化 2.論理回路,演算回路 3.中央処理装置(CPU) 4.機械命令 5.アセンブラ言語 計算機の能力を十分に活用する,あるいは新しい計算機の開発を行うためには,現在の計算 機の計算機構に対する深い理解が不可欠である.情報はどのようにデータとして計算機に蓄 えられ,蓄えられたデータはどのように計算機によって処理されるのかを学び考える.本科 目を修得することにより計算機の構成と命令について説明することができ,簡単なアセンブ リプログラムの読み書きができるようになることを目指す.
授業の概要および学習上の助言
 プログラム内蔵型計算機の構成と動作の基礎を学ぶ.簡単なプログラミング演習を通して命令の働きやコンピュータの具体 的動作を理解する.  1.コンピュータの基本構成  2.ビットの実現と論理回路  3.算術演算回路  4.主記憶装置と番地  5.CPUと命令実行  6.命令サイクル  7.機械語命令とアセンブリ言語  8.プログラムの処理 【留意事項】  ・日程・内容が変更になることがある.  ・第9週〜第13週は,教育用16ビットプロセッサエミュレータを用いた演習を実施する.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:アセンブリ言語スタートブック[技術評論社]、コンピュータ概論 情報システム入門 第8版[共立出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
前学期で学ぶ2進数の扱い以上の予備知識は要求されないが,以下のような自ら学ぶ姿勢が必要である. 1.毎回の講義をよく聞いて疑問点を整理し先生や友人に聞いて解決する. 2.講義中の演習問題は答を見ずに再度やってみる.自分でも例題を作り解いてみる. 3.プログラムは自分で書く.やりかたは教えてもらっても人の書いたのを写さない.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
I,M,N 現代のデジタルコンピュータの特徴,情報のコード化について説明できる.
I,M,N 真理値表から論理関数を構成し論理回路を構成できる.
I,M,N 中央処理装置,主記憶装置,レジスタ,番地と記憶内容の違い,番地指定方式の違いについて説明できる.
I,M,N 命令の実行サイクル,基本的な機械命令の機能について説明でき,簡単なプログラムを記述できる.
I,M,N 条件分岐命令について説明でき,基本的な繰り返し処理プログラムを記述できる.
I,M,N プログラミング言語の処理過程を説明できる.
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 40 40 20 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 40 20 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 12 12 4 0 0 0 0 28
思考・推論・創造する力 16 16 8 0 0 0 0 40
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 6 6 4 0 0 0 0 16
学習に取組む姿勢・意欲 6 6 4 0 0 0 0 16
※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 試験1:範囲①②③④ ③ではCPUの具体的な動作の理解を判定する. ④では具体的な数値や式を与え,計算によって結果を求めることができるかを判定する. 試験2:範囲④⑤⑥ ④⑤では命令の理解度とプログラム作成能力を判定する. ⑥では正しい記述や語句を選んだり記入したりできるかを判定する.
クイズ
小テスト
毎回の学習成果の確認を行う.
レポート ④⑤⑥の範囲に関する演習課題をレポートとして提出する.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
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
①正確に計算機システムの要素について説明できる.②正確に 講義レベルの初歩的な論理回路を設計できる.③プログラムの 実行過程を正確に答えられる.④基本演算を理解し,繰り返し が不要な処理について正しいプログラムを書ける.⑤繰り返し が必要な処理について,ほぼ正しいプログラムを書ける.⑥プ ログラムの処理過程を正確に理解し,それに関する述語をすべ て知っている. ①計算機システムの要構成素について説明できる.②真理値表 から論理式,論理回路の設計ができる.③プログラムの実行過 程について説明できる.④繰り返しが不要な処理に対してほぼ 正しいプログラムを書ける.⑤条件分岐命令が使える.⑥プロ グラムの処理過程に関する述語についてほぼ正確に答えられる .
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 学習支援計画書の内容確認 コンピュータの基本構成(その1) 講義と演習,質疑応答 予習:学習支援計画書を読んでお く. 復習:教材を利用してコンピュー タの基本構成を理解する. 180
第2回 コンピュータの基本構成(その2)  ・10進-2進変換,2進数の加減算  ・2進数の固定小数点形式  ・2進数の浮動小数点形式 講義と演習,質疑応答、 自己点検 予習:コンピュータ概論の4章を 理解する. 復習:10進-2進変換,2進数 の加減算について復習する. 180
第3回 コンピュータとコード化  ・ビットとビット列  ・文字コード 講義と演習,質疑応答 予習:コンピュータ概論の4章を 理解する. 復習:文字・画像・音声データに ついて復習する. 180
第4回 論理回路(その1)  ・真理値表、論理演算、論理回路  ・論理ゲートシンボル 講義と演習,質疑応答 予習:コンピュータ概論の5章を 理解する. 復習:真理値表と論理回路、論理 ゲートシンボルについて復習する . 200
第5回 論理回路(その2)  ・算術演算回路   半加算器、全加算器,8ビット加算回路 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第1,2章を理解する. 復習:論理回路の全加算器につい て復習する. 200
第6回 コンピュータにおける計算処理のしくみ(1)  ・メインメモリの構成と番地指定  ・命令と実行:命令処理のサイクル  ・命令の種類と命令の構造 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第1部2,3章を理解する. 復習:メモリの構成と命令処理の サイクルについて復習する. 200
第7回 コンピュータにおける計算処理のしくみ(2)  ・オペランド指定方式  ・番地指定方式 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第1部2,3章を理解する. 復習:CASL2のプログラムがCOMET 2状でどのように処理されるか理 解する. 220
第8回 試験 ALUで行う演算  ・算術演算,論理演算,ビット操作(シフト) エミュレータの使い方 筆記試験 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第2部1,2章を理解する. 復習:ALUで行う演算について 復習する. 220
第9回 総合演習  ・プロセッサの構成と命令セット  ・データ転送命令  ・算術演算命令 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第2部3,4章を理解する. 復習:エミュレータのサンプルプ ログラムを実行し,プロセッサ機 能を理解する. 220
第10回 総合演習  ・ビット演算命令 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第2部5章を理解する. 復習:基本演算命令プログラムを 復習する. 220
第11回 総合演習  ・比較演算命令  ・分岐命令 講義と演習,質疑応答 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第2部6,7章を理解する. 復習:分岐命令と条件フラグにつ いて復習する. 220
第12回 総合演習  ・スタック操作  ・サブルーチンコール 講義と演習,質疑応答 自己点検 予習:アセンブリ言語スタートブ ックの第2部8,9章を理解する. 復習:繰り返し処理プログラミン グについて復習する. 220
第13回 総合演習  ・複合問題 講義と演習,質疑応答 自己点検 予習:期末試験へ向けて総合的に 復習する. 復習:複合問題について復習する . 220
第14回 試験 総合演習  ・複合問題 筆記試験 講義と演習,質疑応答 予習:期末試験へ向けて総合的に 復習する. 復習:総合的に復習する. 220
第15回 総合演習  ・複合問題 自己点検  ・科目内容全般 成績および総合力の確認 復習:総合的に復習する. 220