コンピュータアーキテクチャ I #1 Introduction

1. コンピュータアーキテクチャI#1 Introduction 平成26年4月11日

2. 本講義の目標 • ディジタル信号と物理量 • 量子化，標本化の原理を理解し，初歩的なブール代数による演算をすることができる • 組み合わせ論理回路の設計 • 命題を論理式で記述し，これを論理回路として記述することができる • 順序回路の設計 • 各種フリップフロップの動作を理解し，簡単な有限状態機械を順序回路で記述できる • 総合的な論理回路の設計 • 与えられた課題から自ら命題を設定し，それを実現するのに適切な論理回路を設計することができる 対応するディプロマポリシー： 計算機システムの構成や動作に関する知識を習得し， それを応用できる力

3. 授業計画（１） • アナログとディジタル（4/11） • 論理代数の基礎（4/18） • 論理関数と論理式（4/25） • ブール演算演習，単元テスト（5/2） • カルノー図による論理式の簡単化（5/16） • 論理式の簡単化演習（5/23） • 組み合わせ回路の設計（5/30） • 組み合わせ回路設計演習，単元テスト（6/6）

4. 授業計画（２） • フリップフロップ（6/13） • 順序回路の設計１（6/20） • 順序回路の設計２（6/27） • 順序回路の設計演習，グループ演習（7/4） • コンピュータと論理回路１（7/11） • コンピュータと論理回路２（7/18） • コンピュータと論理回路３（7/25） 定期試験（8/1）

5. 教科書について • 講義中教科書を参照することがありますので，購入しておいてください． • 論理回路の基礎（改訂版），田丸啓吉著，工学図書，2,200円 • 参考書としてはさまざまなものがありますが，たとえば次のような書籍を紹介します． • 基礎からわかる論理回路，松下俊介著，森北出版，2,200円 • 論理回路，木戸健一著，森北出版，2,600円 • 論理回路とその設計，柴山潔著，近代科学社，2,500円 • 論理回路とハードウェア，原田豊著，丸善，2,900円

6. 成績評価 • 単元テスト20％ • 単元テストは40分～60分程度の試験時間 • 単元テストの回数は2回（１０点満点×２回） • 単元テストの結果に不安がある者は，次回講義開始時までにレポートとして解答を提出すれば，８０点を限度として単元テスト得点とみなします • 単元テスト･レポートは所定の表紙をつけること • グループ演習10% • グループ課題１回（１０点満点×１回） • 自宅で解いてきた課題をグループ毎に確認，提出 • 定期試験は授業で扱った全範囲を対象 • ７０点満点

7. 出欠の確認について • 授業時間中に確認の用紙をまわしますので，自筆サインを書き入れること． • サインに疑義がある場合，改めて口頭で確認することがあります． • 用紙を持ってくるのを忘れたら，口頭での確認にすることもあります．

8. 演習，レポート，定期試験について • 演習 • 講義中の演習で解答した者には加点があります． • レポート • 各単元テストについて自主的に出すもの以外は，今のところ考えていません． • 単元テスト結果があまりに悪いようだと，追加のレポートを課すこともあります． • レポートの提出期限は単元テスト翌週の講義開始時（チャイムが鳴り終わるまで）とします． • 定期試験 • 講義を４回以上休んだものは，定期試験の受講資格を失います． • 上記は３回までは休んでよい，との意味ではありません

9. レポート問題の配布について • 授業で使ったスライド，単元テスト問題は以下のURLで配布します． http://w1.cs.miyazaki-u.ac.jp/users/yamamori/ から“講義情報”へ． • “講義情報”は学内からのアクセスのみ許可します． • レポート用表紙も上記ウェブページにて配付します． • ウェブでの配布は基本的にpostscript形式とPDF形式で行います．

10. 再試験について • 原則として再試験は行いません． • レポートなどで十分補充可能と考えています． • 万が一行う場合でも，以下の学生は対象としません • ２回以上欠席がある • 単元テストの平均点が一定値以下

11. オフィスアワーについて • 木曜１６時３０分から１７時３０分がオフィスアワー • オフィスアワーとは，教官がその時間に居室にいることを保障する時間です． • 出張等で不在の場合は，なるべく事前に連絡します． • 授業内容に関する質問だけでなく，大学生活や進路などに関する相談でもOKですので活用してください． • 不在の場合はドアにホワイトボードがありますので，来訪の意図と連絡先を書いておいてくれればコンタクトします．

12. 予習復習について • 授業と単位の関係 • 1単位＝45時間の学習に相当する内容 • 一般の講義（2単位）は90時間の勉強 • 講義の1コマは2時間に相当する • 2時間×15週＝30時間にしかならない • 予習・復習に使うべき時間 • トータルで90－30＝60時間，週4時間！ • マジにやれるとは思ってないが，家でも1時間位は予習復習に当ててください．

13. 参考（昨年度実績）

14. 本日の講義内容 • アナログとディジタルの違い • アナログとは？ • ディジタルとは？ • 2進数値と論理値の違い • なぜコンピュータはディジタルなのか？ • アナログコンピュータは存在するか？

15. アナログ（analog） • 連続した値を扱う • 連続関数で微分可能な関数系で表現できる • 滑らかに変化して，コキッと折れ曲がったり，途中で飛んだりせずに表せるデータ • 代表的なアナログ信号 • レコードに刻まれた音楽 • AM/FMラジオの電波 • ギターやピアノなど楽器の音 • 人間の音声

16. ディジタル（digital） • とびとびの値を扱う→離散値，という • グラフがカクカクしたり，途中で途切れたりする • とびとびの値はどこにある？ • アナログ信号を一定間隔でサンプリング

17. 論理と論理値 • 論理とは？ • 対になる2つの値（2値）で示される情報 • 論理がとる値を論理値と呼ぶ • コンピュータの世界では０と１か，F（False）とT（True）が多い • 論理の単位はビットであり，1つの論理は1ビットで表される

18. 論理値と2進数値の違い • 類似点 • ともに2進数一桁を単位としている • ともに単位をビットとしている • 相違点 • 論理値は各桁が独立した意味をもたせることが可能 • ２進数値は全桁セットで意味を持つ • 論理値は論理演算，2進数値は算術演算 • 論理演算と算術演算は後の講義で扱います

19. ディジタルコンピュータとアナログ情報 • 論理回路の膨大な組合せ • 現在のディジタルコンピュータ • 世の中にある一般の情報 • アナログ情報が多い→変換が行われる analog analog digital digital D/A A/D digital digital

20. コンピュータ＝ディジタル？ • 現在のコンピュータは論理（ディジタル）回路から構成されている • 全ての演算，処理は論理演算として処理されている • 論理回路ではない，アナログ回路（増幅回路など）を使ったコンピュータはありえるか？

21. 本日のまとめ • 授業計画等について • アナログとディジタル • 連続量と不連続量を扱う • 論理値と2進数値の違い • 論理回路とディジタルコンピュータ • ディジタル回路を用いたコンピュータ • 次回の予定 論理数学の基礎