講義概要/Class Outline

計算機は情報処理システムの基礎となる。本講義では、数値や文字、音声、画像など各種情報がどのようにビット列で表現されるかを学び、アルゴリズムの概念に基づく計算機の動作原理、簡単なモデル計算機を用いて計算機の基本構造、記憶装置、演算装置、制御装置などの基本動作を学ぶ。講義と共に実機を用いた演習を行い、体験を通じて情報処理の基本原理を学習する。  

講義計画 /Class Structure

回	内容
1	計算機の発達の歴史、情報とその表現（１） 計算機を特徴付けるアーキテクチャ、ハードウェア、ソフトウェアの観点から計算機の発達の歴史を概観する。また、数値のビット列表現を学ぶ。
2	情報とその表現（２） ２の補数による数値表現で加算で減算ができること、および文字、音声、画像などがビット列で表現できることを学ぶ。
3	ノイマン型の計算機の構成・動作原理 現在の計算機の基礎になっているノイマン型計算機の動作を、フローチャートを通じて理解する。また、２の補数表現による加減算を学ぶ。
4	ＣＰＵの構成要素および命令実行サイクル 計算機システムの基本構成の概略を学ぶ。メモリの構成、ＣＰＵの構成要素の概要、および命令実行サイクルの概要を学ぶ。
5	中間まとめ 第1回から第4回までのまとめを行う。
6	機械語命令とアドレス方式 KERNELの機械語命令の形とアドレス方式を学ぶ。
7	KERNELの操作と演習 KERNELの操作を学び、簡単なプログラムを１ステップずつ実行することにより、機械語命令の動作を実機の上で確認する。
8	命令タイプとその内容 命令の構成とその動作を学び、簡単な機械語プログラムでハードウェアの動作を確認する。
9	プログラミングシステムとアセンブリ言語 基本的なプログラミング言語であるアセンブリ言語を学びプログラミングシステムの目的と機能を理解する。簡単なプログラムのハンドアセンブルを行う。
10	コンディションコードと分岐、ループ メモリシステムの動作を学び、KERNELの演習を通じて命令フェッチ、オペランドフェッチのメモリシーケンスがどのように実行されるかを確認する。
11	計算機の構造と動作（１）メモリシステム メモリシステムの動作を学び、KERNELの演習を通じて命令フェッチ、オペランドフェッチのメモリシーケンスがどのように実行されるかを確認する。
12	計算機の構造と動作（２）ＣＰＵの構成 KERNELのバス構造、レジスタの構成と機能を学び、KERNELクロックモードでの演習で演算の実行がハードウェアによって実行される様子を確認する。
13	計算機の構造と動作（３）ＪＵMＰ、ＳＫＩＰの動作 分岐命令の詳細な動作を学び、KERNELのクロックモードでの演習を通じて分岐命令がハードウェアによってどのように実行されるかを確認する。
14	スイッチング回路 計算機はスイッチング回路で作られている。スイッチング回路の動作、半導体、トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩの概要を学ぶ。