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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) : 1年次
選択・必修 必修
授業科目名 計算機アーキテクチャ I(再履修)
けいさんきあーきてくちゃいち
Computer Architecture I
単位数 2 単位
ナンバリングコード
EN-EBSC-1
開放科目 非開放科目    
開講学期

前期

開講時間 火曜日 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)

TAKAGI, Kazuyoshi

SDGsの目標

学修の目的と方法

授業の概要 初めに計算機の内部構成と性能算出法について学ぶ。主要な構成ユニットである記憶装置については、基本的な構成とアクセス特性について学ぶ。次いで、基本命令の働きとコンパイラによる翻訳によってC言語プログラムからそれらの基本命令にどのように置き換わるかを学ぶ。また、コードの再利用率向上を可能とする手続きを実現する仕組みについて学ぶ。最後に命令が利用しているアドレシング方式について学ぶ。
学修の目的 高性能なソフトウェア・ハードウェアの開発に関わって行くために必要となる基本的な知識と考え方を身につける。
学修の到達目標 ソフトウェア開発、情報処理システム構築、コンピュータ関連ハードウェア開発において技術的な基盤となるコンピュータシステムの基本構成、動作原理、性能評価法、C言語から機械語への翻訳法などを習得する。
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

本講義は、基礎的ながら内容が濃く、大半の学生にとって容易に理解できるものではない。単位取得には毎回の受講はもちろん、不明点の解決のためにネットを活用したり、友人と情報交換するなど「主体的学習力」や「コミュニケーション力」をどれだけ発揮できるかが問われる。

成績評価方法と基準
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)
参考書 ハードウェア入門(柴山潔,サイエンス社)、
コンピュータシステムの基礎(宮沢修二他,ITEC)、
コンピュータアーキテクチャ(馬場敬信,オーム社)
オフィスアワー
受講要件
予め履修が望ましい科目 情報工学概論
発展科目 計算機ハードウェア、計算機アーキテクチャII、オペレーティングシステム、コンパイラ、コンピュータネットワーク
その他 新カリキュラム「計算機アーキテクチャ」と同時に開講する。

授業計画

MoodleのコースURL
キーワード プロセッサ CPU 記憶階層 メモリ レジスタ レイテンシ バンド幅 ベンチマーク MIPS 命令ミックス CPI オペランド アセンブリ言語 エンディアン
Key Word(s) processor, CPU, memory, register, latency, bandwidth, benchmark, MIPS
学修内容 第1回 計算機アーキテクチャを学ぶ意義
第2回 プログラムの裏側
第3回 バンド幅とレイテンシ
第4回 記憶装置とその階層構成
第5回 階層記憶の特性
第6回 性能(1)
第7回 性能(2)
第8回 消費電力
第9回 ハードウェアの演算
第10回 符号付き数と符号無し数
第11回 メモリオペランドとエンディアン
第12回 命令の表現
第13回 論理演算
第14回 条件判定用の命令
第15回 手続きのサポート
第16回 定期試験
事前・事後学修の内容

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