理工学部Faculty of Science and Engineering
COT200XE（計算基盤 / Computing technologies 200）計算機アーキテクチャComputer architecture
和田 幸一Koichi WADA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H6010 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 月2/Mon.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
応用情報工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
【outline and objectives】
In this lecture, the basic elements of computers such as processors, memories, input/output devices and their interrelationship are studied from both of the software and hardware view points. Also the concept of algorithms and their implementation by computer programs are studied.
【goal】
Explain the functions and operation of the basic components of a computer, such as the processor, memory, and input/output devices, with specific examples. The student should also understand the basic concepts of algorithms and be able to implement them in computer programs.
【learning outside the classroom】
4 hours per week.
【grading criteria】
Assignments and report: 40% Exams: 60%
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
計算機の基本構成要素であるプロセサ，メモリ，入出力装置の機能，動作，および要素間の相互関係をソフトウエア，ハードウエア両面から理解する．また．アルゴリズムの概念と計算機のプログラムによる実現法について学ぶ．
到達目標Goal
計算機の基本構成要素であるプロセサ，メモリ，入出力装置の機能と動作を具体例を挙げて説明できる．また，アルゴリズムの基本的な概念を理解し，その計算機プログラムによる実現できること．
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
オンラインでの開講となった場合，オンライン授業の方法や各回の授業計画の変更，成績評価方法の変更などについては，学習支援システムでその都度提示する．
課題等の提出，フィードバックは学習支援システムを通じて行う予定です．
整数，実数，文字などの計算機内部での表現法，基本的な機械語命令，それに対応するアセンブリ言語命令，それを用いたアセンブリ言語プログラムを学習して計算機全体の動きを理解すると共に，特に計算機の処理性能に影響を与えるメモリの役割について学習する．また，入出力装置やオペレーティングシステム(OS)とプロセッサ間の通信のための基本機能である割り込み動作を学習する．
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：オンライン/online
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[オンライン/online]：オリエンテーション，データの表現，位取り記数法
1）本講義の概要とその進め方，評価法，演習との関係など
2）2進数と10進数
3) N進数への変換法
第2回[オンライン/online]：整数の計算機内部表現
1) 符号絶対値表現
2) 補数表現
3）嵩上げ表現
第3回[オンライン/online]：加減算器，論理演算，シフト
1) 論理回路の復習
2) 符号付き整数の加減算
3) 演算のオーバーフロー
4）論理演算とシフト
第4回[オンライン/online]：算術論理演算回路(ALU)
1) ALUの構成
2）正負判定，０判定など
第5回[オンライン/online]：実数の計算機内部表現
1) 浮動小数点表現
2) 表現出来る値とエラー検出
第6回[オンライン/online]：計算機の構成と動作原理
1) CPUの構造
2）バスの構造
3）命令サイクルとパイプライン
第7回[オンライン/online]：内容理解の確認
第1回～第6回の内容確認
第8回[オンライン/online]：計算機の命令
1) 具体的な計算機の機械語命令
第9回[オンライン/online]：基本命令セット１
1) 命令形式:演算コード,
アドレッシング・モード(直接、即値)，オペランド
2) 加減乗除命令、ロード・ストア命令
3) 命令の記号化
4) 簡単なプログラム
第10回[オンライン/online]：基本命令セット２
1) 算術論理演算命令
2）分岐命令
3）アセンブリ言語
第11回[オンライン/online]：機械語命令形式と機械語の実行
1) アドレッシングモードの実現
2）サブルーチンの実現
第12回[オンライン/online]：割り込み
1) 割り込みの概念
2) 割り込み要因・動作
3) OSの役割・機能
4) 割り込み用命令と割り込みベクトル
第13回[オンライン/online]：メモリ
1) メモリ階層
2）キャッシュの動作
第14回[オンライン/online]：内容理解の確認
第8回～第13回の内容確認
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】前回までの講義内容に疑問点を残さないよう復習をすること．授業の理解を深めるため，「計算機アーキテクチャ演習」で毎回の授業項目に対応する演習を行なう．各回の講議は前回までの内容が理解できていないとついて行けなくなるので，演習は必ず自力で解き疑問点を残さないよう努力すること．
時間内に演習問題が解けなかった場合は，次回までに必ず自力で解いておくこと．
テキスト（教科書）Textbooks
コンピュータシステム入門、都倉信樹著、岩波書店、
ISBN:4000053833
参考書References
コンピュータの構成と設計 第5版 上・下、デイビッド・A・パターソン、ジョン・Ｌ・ヘネシー(著)、成田 光彰(訳)、日経BP社、
ISBN:978-4-82229-842-5、ISBN:978-4-82229-843-2
成績評価の方法と基準Grading criteria
オンラインでの開講となった場合，成績評価の方法と基準も変更する場合がある．
その場合の具体的な方法と基準は，担当教員が学習支援システムで提示する．
通常の評価基準
中間・期末テストおよび，講義で行うクイズにおいて，本科目において設定した達成目標を60％以上達成している場合に合格とする．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし．
その他の重要事項Others
担当教員から，学習支援システムを通じた連絡がないか，日ごろから確認をよくするようにしてください．