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科目の基本情報

開講年度	2020 年度
開講区分	工学部情報工学科／総合工学科情報工学コース・専門教育

受講対象学生	学部(学士課程) : 2年次
選択・必修	選択
授業科目名	計算機ハードウェア設計
	けいさんきはーどうぇあせっけい
	Computer Hardware Design
単位数	2 単位
ナンバリングコード	engr-engr-INFO-2636

開放科目	非開放科目
開講学期	後期
開講時間	木曜日 1, 2時限
開講場所
担当教員	高木一義 (工学部情報工学コース)
担当教員	TAKAGI, Kazuyoshi
SDGsの目標

学修の目的と方法

授業の概要	計算機システムのハードウェア設計と高性能化手法について解説する。まず、算術演算ユニットの構成と高速化手法について説明する。次に、プロセッサのデータパスの構成、および、制御方式について解説する。更に、記憶装置の階層構造について説明する。
学修の目的	計算機の性能を最大限に引き出すためには、計算機の構成と処理方式の理解が不可欠である。また、応用システムに適したソフトウェアおよびハードウェアを設計、選択する知識は有用である。このため、種々のハードウェア向きアルゴリズムやシステム構成法の理解を目指す。
学修の到達目標	算術演算のハードウェア向きアルゴリズムと回路構成法を理解する。プロセッサのデータパス要素や制御ユニットの構成を理解する。記憶階層と計算機の性能について理解する。
ディプロマ・ポリシー	○ 学科・コース等の教育目標 ○ JABEE 関連項目　情報工学の基礎知識を身につけ、科学技術が社会や自然環境に及ぼす影響を理解し、責任ある技術者として行動できる。【技術者倫理】　情報工学科に関連する様々な分野に関心をもち、未知分野を理解するために、自主的、継続的に学習できる。【自主的継続的学習】　世界に多様な考え方があることを学び、様々な立場の考えや意見を尊重し、多面的に物事を考えることができる。【多面的な思考能力】　情報工学に関連する課題に対して、与えられた条件や期限を熟慮し、計画的に作業を進め、報告できる。【計画的な活動】　専門分野の英語で書かれた文献について理解し、説明できる．また、学習や実験で得た知見を、論理的に記述し、的確に発表し、討議できる。【コミュニケーション能力】 ○自然科学と情報技術に関する十分な知識を修得し、それらの知識を応用できる。【知識の修得と応用】 ○与えられた問題に対し、修得した知識や技術を利用して、関連情報を収集し、解決手法を提案し、実現できる。【問題解決能力】 ○ 全学の教育目標感じる力　感性　共感　主体性考える力　幅広い教養 ○専門知識・技術 ○論理的・批判的思考力コミュニケーション力　表現力(発表・討論・対話) 　リーダーシップ・フォロワーシップ　実践外国語力生きる力 ○問題発見解決力　心身・健康に対する意識　社会人としての態度・倫理観
成績評価方法と基準	定期試験の点数で評価し、100 点満点で 60点以上を合格とする。
授業の方法	講義
授業の特徴	PBL 特色ある教育英語を用いた教育
授業改善の工夫
教科書	コンピュータの構成と設計【上】第5版（パターソン＆ヘネシー、日経BP社）コンピュータの構成と設計【下】第5版（パターソン＆ヘネシー、日経BP社）
参考書	算術演算のVLSIアルゴリズム（高木直史、コロナ社）
オフィスアワー	質問等は電子メールにより随時受け付ける。
受講要件
予め履修が望ましい科目	離散数学、計算機アーキテクチャ
発展科目	コンパイラ、オペレーティングシステム
その他

授業計画

MoodleのコースURL

キーワード	算術論理演算ユニット、ハードウェアアルゴリズム、浮動小数点数、マイクロプロセッサ、命令パイプライン、キャッシュメモリ、仮想記憶
Key Word(s)	arithmetic logic unit, hardware algorithm, floating point number, microprocessor, instruction pipeline, cache memory, virtual memory
学修内容	第1回算術演算アルゴリズム第2回加算第3回乗算第4回除算第5回浮動小数点加算第6回浮動小数点乗算第7回演算の正確性と丸め第8回プロセッサの設計第9回データパスの構築第10回制御ユニットの設計第11回単一クロックサイクル制御方式とパイプライン制御方式第12回記憶階層第13回キャッシュ第14回仮想記憶第15回コンピュータの歴史と展望第16回定期試験
事前・事後学修の内容

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