2015年度 シラバス大学院

SY教育研究領域　(コンピュータシステム)

2016/02/01  現在

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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　1学期 ／First Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 束原　恒夫
担当教員名
／Instructor		 束原　恒夫 , 小平　行秀
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/05
授業の概要
／Course outline		 　CMOS VLSI は今や電子機器の中心的存在であり、コンピュータの心臓部である。微細化が進むにつれて、MOSトランジスタの本質をより良く理解しておく必要がある。さらに、最近ではアナログ・RF (Radio Frequency)回路を含むミックスト・シグナルLSIが、民生機器、通信機器を中心に不可欠となっている。この授業では先端的なCMOS デバイスとそのモデルについて扱う。授業のはじめには、学部レベルの半導体デバイスの復習を行い、高速伝送の考え方に必須な分布定数回路モデルを紹介する。つづいて、教科書の2〜5章を中心に、より詳細なMOSトランジスタモデルについて理解し、ディープ・サブミクロン時代に不可欠な知識を習得する。最後にミックスト・シグナルLSIの実例など、いくつかのトピックを紹介する。
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 　この科目を履修した学生は、以下の項目などについて説明できることが期待される。
・半導体素子の基本概念の理解
・CMOS VLSI の設計の流れ
・回路設計に使うMOSトランジスタモデル
・VLSI技術の将来：微細化の動向、ミックスト・シグナルLSI
授業スケジュール
／Class schedule		 １．半導体デバイス（学部）の復習
２．分布定数回路モデルと熱雑音の基礎
３．デバイス物理の基礎（2章）：MOSキャパシタ、高電界効果を中心
４．MOSFETデバイス（3章）
５．CMOSデバイス設計（4章）：スケーリング、しきい値ばらつきを中心
６．CMOS性能因子－その1（5章）：基本回路、寄生成分の影響
７．CMOS性能因子－その2（5章）：デバイスパラメータと遅延時間、先端デバイス
８．ミックスト・シグナルLSIの実例：CMOS RF回路など
教科書
／Textbook(s)		 1. Y. Taur and T. H. Ning, "Fundamentals of Modern VLSI Devices", Cambridge University Press, ISBN 0-521-55959-6 (paperback), (1998).
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 １．期末に与えられたテーマでレポートを提出する。
履修上の留意点
／Note for course registration		 The following are recommended to take:
Under Graduate Courses:
・Electronic Circuits
・Semiconductor Devices
・VLSI Design
・VLSI Device Technology
Also
・"Logic Circuit Design" and "Advanced Logic Circuit Design" courses are related.

Graduate School Courses:
VLSI Design related courses are relevant to this course.
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 1. T. Tsividis, “Operation and Modeling of the MOS Transistors,” 2nd Edition, ISBN 0-07-065523-5, (1999).
2. 束原、「CMOS RF回路設計」、丸善、ISBN: 978-4-621-08203-4、2009年 11月発行


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　4学期 ／Fourth Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 小平　行秀
担当教員名
／Instructor		 小平　行秀 , 久田　泰広
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/03/01
授業の概要
／Course outline		 近年のLSI技術の進歩により，電子機器の発達，飛躍的な性能向上が成し遂げられている．特に，LSIプロセスの微細化により，トランジスタの動作速度が向上するが，配線遅延は増加する．配線遅延はレイアウト設計で決まるので，電子機器の性能向上を実現するにはレイアウト設計の知識は不可欠である．この授業では，微細なプロセスにおけるLSIのレイアウト設計を中心にLSI設計全般の知識を学ぶ．
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 1．CMOS論理回路でのLSI設計，特にレイアウト設計を理解する．
2．微細なプロセスにおけるLSIにおいて，どのように動作速度が決まり，何によって電力が消費するのかを理解する．
授業スケジュール
／Class schedule		 1. 導入
2. 遅延
3. 消費電力
4. 配線
5. ロバスト性
6. 組合せ回路の設計
7. 特定用途回路
8. 設計手法とツール
9. テスト，デバッグ，検証
教科書
／Textbook(s)		 N. H. E. Weste, D. M. Harris "CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective", Addison Wesley
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 各授業での課題とレポートによる．
履修上の留意点
／Note for course registration		 学部にて以下の科目を履修していることが望ましい．
NS4半導体デバイス
F4論理回路設計論
S6 VLSI設計技術
S7論理回路設計特論


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　3学期 ／Third Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 齋藤　寛
担当教員名
／Instructor		 齋藤　寛 , 小平　行秀
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/24
授業の概要
／Course outline		 半導体微細化技術の向上に伴い，様々な機能を１つのチップ（集積回路）に実現することが可能です．こうしたチップには実に数千万から数十億規模のトランジスタが集積されています．
こうしたチップを実現するにあたって，設計を手で行うことは現実的に不可能です．
このため，近年では，集積回路の設計は様々なElectronic Design Automation (EDA)ツールによって支援されています．例えば，設計者がアプリケーションをハードウェア記述言語などでモデリングし，設計要求を制約として与えると，EDAツールはそのモデルから要求に合う集積回路を自動で生成してくれます．こうしたことより，集積回路の設計に従事する人は，設計支援技術の知識が必要不可欠です．
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 本講義では，集積回路の設計支援技術のうち，下流設計に焦点をあて解説を行います．ここでいう下流設計は，ハードウェア記述言語にてモデリングされたアプリケーションの構造モデルからチップ製造前のレイアウト設計までをさします．
授業スケジュール
／Class schedule		 1. はじめに
2. 演習の説明
3. Verilog HDL
4. 論理合成の概要
5. 論理最適化
6. 順序回路の最適化
7. BDDと論理検証
8. 電力最適化とテスト容易化設計
9. 演習
10. レイアウト合成　1
11. レイアウト合成　2
12. レイアウト合成　3
13. 演習
14. 演習課題の発表
15. 演習課題の発表

演習では、信号処理アルゴリズムなどをVerilog HDLを用いてモデリングし、Cadence社のRTL CompilerとEncouner Digital Implementationを用いて論理合成、レイアウト合成を行います。また、EDI Timing Systemにてタイミング検証、Incisiveシミュレータにて論理検証を行い、性能、回路面積などの面で評価を行い、最適化に関する考察を行ってもらいます.Electronics Design Automation for System-level Designも一緒に履修することで、業界で一般的に用いられる設計フローとツールでSystemCによるアプリケーションの機能モデルからチップ製造前のレイアウト設計までを学ぶことができます。
教科書
／Textbook(s)		 指定なし
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 演習課題 (70%) 出席 (30%)
履修上の留意点
／Note for course registration		 Electronic Design Automation for System-level Design


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　1学期 ／First Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 ベン　アブダラ　アブデラゼク
担当教員名
／Instructor		 ベン　アブダラ　アブデラゼク , 齋藤　寛
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/23
授業の概要
／Course outline		 As we build increasingly complex parallel systems (e.g. MCSoCs/MPSoCs) one of the greatest challenges is in providing the interconnection networks that permit the system components to communicate.
These must be must be high-performance, scalable, simple to design with and power efficient. Network-on-chip architecture is an increasingly popular and feasible alternative to close the productivity gap and achieve the desired performance.
The first part of this course should help the student gain an appreciation of NoC approach.

The second part of this course is about advanced design and performance issues of
computers, such us Multicore Systems, design alternatives for I/O, direct memory access, etc.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 After taking this course a student will be able to:

- Describe what interconnections (NoC, buses) are and describe their role in
connecting the major system components.

- Identify several approaches to processor implementations.

- Describe how a system identifies different sources of interrupts and
exceptions.
授業スケジュール
／Class schedule		 -On-chip communication organization ( architecture standards, models for performance exploration, synthesis of on-chip communication architectures, NoC topology, routing, switching strategies)

-Processor organization (Branch prediction, Trace cache, Value Prediction, Reliability and availability)

-Advanecd design issues in multicore-based embedded system
教科書
／Textbook(s)		 - Textbook: Multicore Systems-on-Chip: Practical Hardware/Software Design, 2nd Ed., By Abderazek Ben Abdallah,
ISBN-13: 978-9491216916,
Publisher: Springer, 2013

- Various other materials prepared by the instructor.
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 There will be 3 homework assignments, term project, and a research paper.

For the research paper a student will be asked to investigate a current topic in processor architecture, write a short paper on the topic, and present his/her results to the class.
履修上の留意点
／Note for course registration		 -Parallel Computer Architecture
-Computer Architecture and Organization
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 Course web page and reference materials will be given during the first lecture.


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　3学期 ／Third Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 ベン　アブダラ　アブデラゼク
担当教員名
／Instructor		 ベン　アブダラ　アブデラゼク , 北道　淳司
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/23
授業の概要
／Course outline		 Embedded Real-time systems are systems that require timely responses to facilitate
their operation or they risk performance degradation or even total system failure.
This course introduces the various building blocks and underlying scientific and
engineering principles behind embedded real-time systems. It covers the integrated
hardware and software aspects of embedded processor architectures, along with
advanced topics such as real-time, resource and memory management, and RTOS
scheduling.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 1. Learn advanced issues about embedded real-time system design and scheduling.
2. Learn how to program with real-time embedded architecture.
3. Learn and apply real-time principles that are used to drive critical embedded
systems.
授業スケジュール
／Class schedule		 Topics covered are:
-Embedded architectures (building up to modern embedded processors);
- Interaction with devices (buses, memory architectures, device drivers);
- Concurrency (software and hardware interrupts, timers);
- Real-time principles (multi-tasking, scheduling, synchronization);
- Implementation trade-offs,
- Profiling and code optimization (for performance and memory);
- Embedded software (exception handling, loading, mode-switching,programming embedded systems).
教科書
／Textbook(s)		 Real-Time Embedded Components and Systems, By Sam Siewert
Hardcover: 384 pages
Publisher: Charles River Media; 1 edition (June 27, 2006)
Language: English
ISBN-10: 1584504684
ISBN-13: 978-1584504689
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 There will be 3 homework assignments, term project, and a research paper.
For the research paper a student will be asked to investigate a current topic in real time systems, write a short paper on the topic, and present his/her results to the class.
For the term project a student (or a group) will be asked to work on a term project to
design a microprocessor-based embedded real-time system.
履修上の留意点
／Note for course registration		 Knowledge about Embedded Systems, Computer Architecture/organization.
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 Course web page and reference materials will be given during the first lecture.


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　2学期 ／Second Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 北道　淳司
担当教員名
／Instructor		 北道　淳司 , 大井　仁
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/05
授業の概要
／Course outline		 In this course, many topics, Pipelining with out-order execution, memory hierachy, instruction/data level parallelism, and so on, which are adopted in the advanced computer architecture, such as high-performance general purpose computers, GPGPUs, embedded processors, are explained.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 In this course, our students understand the computer architecture which keeps evolving and obtain the base for more advanced development of it. They can use the knowledge obtained in this lecture to research at their Lab.
授業スケジュール
／Class schedule		 1-2: Pipelining: Basic and Intermediate Concepts
3-4: Fundamentals of Quantitative Design and Analysis
5-6: Memory Hierarchy Design
7-8: Instruction-Level Parallelism and Its Exploitation
9-10: Data-Level Parallelism in Vector, SIMD, and GPU Architectures
11- : Other topics
教科書
／Textbook(s)		 Computer Architecture, 5th Edition: A Quantitative Approach by John L. Hennessy & David A. Patterson
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Reports and tests
履修上の留意点
／Note for course registration		 None
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 CQ出版社 マイクロプロセッサ・アーキテクチャ入門 中森 章 著


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　3学期 ／Third Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 大井　仁
担当教員名
／Instructor		 大井　仁 , アレクサンダー　ヴァジェニン
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/03/02
授業の概要
／Course outline		 Advanced Operating Systems is one of core courses in the graduate program at the University of Aizu, to be offered from the 3rd quarter of AY2012
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 This is one of course courses in the graduate program in Computer Science and Engineering at the University of Aizu. The course covers from basic design concepts of the modern operating systems to the case studies in the actual implementations of the operating systems to see how they utilize and manage advanced hardware technologies for newly emerging applications. Topics covered overlap with those in the undergraduate operating systems course. However, it is expected that students understand each topic in more detail and at a higher standard.

In the first few weeks, basic concepts of OSs will be reviewed. During this period, students will decide the topics for their reports. In the next few weeks, advanced topics (such as distributed systems) and case studies will be covered.
授業スケジュール
／Class schedule		 Week Topics Remarks
1 Course Introduction
Multiprocessors Textbook: Section 8.1
2 Multicomputers Textbook: Section 8.2
3 Virtualization Textbook: Section 8.3
4 Distributed Systems Textbook: Section 8.4
5 Case Study: Linux Overview and Processes Textbook: Sections 10.1 to 10.3
6 Case Study: Linux Memory Management,
I/O, File System and Security Textbook: Sections 10.4 to 10.8
7 Advanced Topics and Case Studies TBD
8 Advanced Topics and Case Studies TBD
9 Final exam and Project Presentations TBD
教科書
／Textbook(s)		 Modern Operating Systems, International Edition, 3/E , by Andrew S. Tanenbaum, ISBN-10: 0138134596, ISBN-13:9780138134594, Prentice Hall.
(or, 4/E ISBN-10: 013359162X • ISBN-13: 9780133591620)

Academic papers and articles from technical magazines will also be used as the reading materials.
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 The final course grade will be a combination of written exam(s), term paper (or project) and class participation. Letter grades will follow the University Standard (A >= 80, B >= 65, C >= 50).
履修上の留意点
／Note for course registration		     B or better grades for the Computer Architecture and Operating Systems courses in undergraduate program (or equivalent).
    C programming proficiency.
    Understanding and familiarity to *nix concepts and operations.
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 The information on this page is subject to change.
For the up to date information, please refer to
the course web page:

http://web-ext.u-aizu.ac.jp/~hitoshi/COURSES/AOS/

and course notice board:

http://cnotice.oslab.biz/


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　3学期 ／Third Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 中里　直人
担当教員名
／Instructor		 中里　直人 , スタニスラフ　セドゥーキン
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/03/20
授業の概要
／Course outline		 The course focuses on the advanced theoretical methods for designing of the application-specific parallel algorithms and massively parallel architectures. The systematic design and complexity analysis of parallel algorithms and parallel processors for some fundamental problems will be given.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 This course will cover (but not limited to) the following contents:
VLSI architecture design principles, massively parallel array processors, systematic approach to design of application-specific algorithm/architectures, software tools for automatic design, array processor design for fundamental problems.

At the end of the course the student should be able to:
- understand of current trends in the field of application-specific parallel algorithms/architectures;
- know how an approach can be used to design VLSI-oriented parallel processors.
- know how to project optimal computer architectures for some fundamental algorithms.
授業スケジュール
／Class schedule		 The course will cover the following topics:
- Introduction to VLSI Architecture: Design Principles and Limitations
- Massively Parallel Array Processors
- Systematic Approaches to Design of Application-Specific Algorithm/Architectures
- Data Dependence Analysis of the Algorithms
- Design and Analysis Array Processors for Linear Algebra Problems:
　・ Matrix-matrix multiplication
　・ LU decomposition
　・Matrix inversion,
　・Singular Value Decomposition
- Design and Analysis Array Processors for Multidimensional Digital Signal Processing
　・Discrete Fourier Transform
　・Discrete Cosine Transform
- Practical parallel algorithms
- Project Presentation/Report
教科書
／Textbook(s)		 Text books will be given at the first class.
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Tentatively,  Project Report (50 points) and Presentation (50 points)
履修上の留意点
／Note for course registration		 Students are assumed to have taken undergraduate courses that covered basics of the algorithms and computer architecture:
- Algorithms and Data Structures
- Advanced Algorithms
- Computer Organization and Design
- Parallel Computer Architecture
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 Course Website:
http://web-int.u-aizu.ac.jp/~sedukhin/class209/


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　1学期 ／First Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 宮崎　敏明
担当教員名
／Instructor		 宮崎　敏明
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/23
授業の概要
／Course outline		 Reconfigurable Computing (RC) is some mechanisms with highly flexible computing fabrics such as PLDs/FPGAs (Programmable Logic Devices/Field Programmable Gate Arrays), in order to realize low-cost and high-performance custom solvers suitable for given problems. The principal difference compared to using ordinary microprocessors is the ability to make substantial changes to the datapath itself in addition to the control flow. From this point of view, RC is often called "Field-Programmable Custom Computing Machines (FCCMs)." To realize RC, we have to provide a software or CAD (Computer Aided Design) environment as well as hardware equipment utilizing FPGAs. In this course, the students will learn an overview of the RC concept first, and then hardware and software technologies needed to realize RC.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 ・To understand the RC concept
・To learn PLDs/FPGAs
・To learn CAD tools and their algorithms needed to RC
・To know RC examples and applications
授業スケジュール
／Class schedule		 -Programmable Logic Devices (PLDs): structures and variations based on the device technologies

-CAD environment and algorithms for PLDs: Technology mapping, place & route, logic partitioning

-High-level synthesis and algorithms: mapping software into hardware

-RC Architectures

-Parallel processing in RC

-Reconfigurable computing: Case study (1)

-Reconfigurable computing: Case study (2)

-Dynamic reconfigurable devices and parallel processing utilizing them

-Related device technologies: Course-grain FPGAs and Configurable Processors

-Report and presentation from the students
教科書
／Textbook(s)		 Original handouts and materials will be distributed via WEB site.
The detail information will be announced at the first lecture.
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Report & Presentation
履修上の留意点
／Note for course registration		 Basic knowledge of the following fields is needed;
Logic Circuits and Computer Architecture
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 -Scott Hauck, Andre DeHon Edt., “Reconfigurable Computing: The Theory and Practice of FPGA-based Computation,” Publisher: Horgan Kaufmann Publishers, 2007; ISBN: 978-0-12-370522-8

-Maya B. Gokhale, Paul S. Graham "Reconfigurable Computing : Accelerating Computation with Field-Programmable Gate Arrays" Publisher: Springer, 2005; ISBN: 0387261052

-Patrick Lysaght, Wolfgang Rosenstiel Edt., "New Algorithms, Architectures and Applications for Reconfigurable Computing", Publisher: Springer, 2005; ISBN: 1402031270

-末吉敏則，天野英晴　編, "リコンフィギャラブルシステム," オーム社, 2005; ISBN:427420071X (in Japanese)

-Wayne Wolf, "FPGA-Based System Design" Publisher: Prentice Hall, 2004; ISBN:0-13-142461-0


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　3学期 ／Third Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 大井　仁
担当教員名
／Instructor		 大井　仁
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/03/09
授業の概要
／Course outline		 This is a project-oriented course to learn and experiments in design and implementation techniques of modern computer systems
(Formerly offered as "Advanced Computer
Architecture" by 2011).
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 This is a project-oriented course to learn and experiments in design and implementation techniques of modern computer systems.

Students are requsted to discuss with the instructor on his/her project topics prior to the registration.  The student reports in the past years are available upon request.
授業スケジュール
／Class schedule		 In the first few weeks, the related topics will be reviewed using reading materials such as journal/conference papers and magazine articles. Possible topics and tools that can be used for the projects will be introduced during this period. For the rest of the quarter, in addition to the literature study, students will report the progress of their project. Some tools can be used on the workstation provided by the school, but some others will require root access (privileged). Since this is a graduate course, you should have access to the computer in your lab for such tools. The instructor will assist student who have difficulties in using such tools.


教科書
／Textbook(s)		 Selected journal and conference papers and magazine articles will be used. No textbook required. However, the following book is recommended as a reference:
COMPUTER ARCHITECTURE, A Quantitative Approach, Fourth Edition.
ISBN-13: 978-0-12-370490-0, ISBN-10: 0-12-370490-1, MORGAN KAUFFMAN .

成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Grading Scheme and Policies
Project report (60%) + Presentation (20%) + Class Participation (20%) (tentative).
履修上の留意点
／Note for course registration		 - Undergraduate Computer Architecture,
and Operating Systems (B or better).

- Proficiency in *nix and C language.
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 The contents of this page are subject to change.
For up to date information, please refer to the following pages
and contact the instructor.


http://www.u-aizu.ac.jp/~hitoshi/COURSES/SCA/
http://cnotice.oslab.biz/


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　3学期 ／Third Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 イリナ　キミロバ
担当教員名
／Instructor		 イリナ　キミロバ
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/04/08
授業の概要
／Course outline		 Overview of communication systems, light and electromagnetic waves, optical
fibers, lasers, LED, photodetectors, receivers, optical fiber communication systems. Fundamental
principles of optical communications systems and fiber optic communication technology.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 To introduce students to various components of optical communication systems
(their strength, operation
principles, and limiting factors), and to analyze complete opto-electronic
and optical communication
systems.
授業スケジュール
／Class schedule		 1. Introduction, motivation for the course, overview of the course content.
2. Elements of Ray and Wave Optics.
3. Interaction of Light with Matter.
4. Optical Waveguides: Fibers.
5. Optical Spectral Filters, Gratings, and Demultiplexers.
6. Review of junction theory in semiconductors
7. Light Sources (Light Emitting Diodes and Lasers) and Modulators (two lectures).
8. Photodetectors (two lectures).
9. Other Optical Components.
9. General Design of Optical Fiber Communication Systems and System
Performance.
10. Digital Transmission and Coding and Decoding Techniques.
11. Wavelength Division Multiplexing (WDM) Systems.
12. Free Space Optical Communications and Infrared Sensing: Their Features and Applications.
教科書
／Textbook(s)		 1. B.E.A.Saleh and M.C.Teich "Fundamentals of Photonics" (John Wiley, New York, 1991.
2. P. Bhattacharya "Semiconductor Optoelectronic Devices" (Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ)
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Final exam
履修上の留意点
／Note for course registration		 "Introduction to Optoelectronics" and "Semiconductors"


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　4学期 ／Fourth Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 久田　泰広
担当教員名
／Instructor		 久田　泰広
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/27
授業の概要
／Course outline		 MOSとbipolarトランジスター アナログ集積回路設計及び解析方法を学びます。サーキット理論、小信号MOS/BJT トランジスターモデル、一個及び数個のトランジスターからなる基本増幅回路の設計及び解析、オペアンプ回路設計及び解析。
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 線形及び低周波数Bipolar/MOSトランジスター アナログ回路設計方法及び解析方法の理解。
授業スケジュール
／Class schedule		 １）電気回路理論
２）Bipolarトランジスター、MOSトランジスターの動作領域
３）Bipolar/MOSトランジスター小信号モデル
４）アナログ回路DCバイアス設定
５）シングルステージアンプの設計及び解析
６）マルチステージアンプの設計及び解析
７）差動アンプ
８）オペアンプ設計及び解析
教科書
／Textbook(s)		 １）教科書："Analysis and Design of Analog Integrated Circuits", Paul R. Gray and Robert G. Meyer, Third edition, John Wiley Publishers.
２）複数のレクチャー ハンドアウト
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 中間試験（３５％）、期末試験（４０％）、宿題　（２５％）。
履修上の留意点
／Note for course registration		 学部教育で、半導体工学、集積回路工学等のVLSI設計,電気回路、電子回路の科目を履修していることがのぞましい。
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 講義のテーマと関連している複数の参考資料を配る。


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　4学期 ／Fourth Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 マキシム　リズィー
担当教員名
／Instructor		 マキシム　リズィー
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/27
授業の概要
／Course outline		 The course considers physics of classical and heterostructure quantum semiconductor devices for computer and communication systems.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 In-depth understanding of physics and principles of operation of advanced
semiconductor
devices as elements for modern and future computer and communication
systems.
授業スケジュール
／Class schedule		 The main subjects are

- Electronic structure of semiconductor materials
- Transport of carriers and optoelectronic properties
- Semiconductor heterostructures and heterostructure devices
- Optoelectronic devices
- Quantum electronics devices
- Tunneling semiconductor devices
- Basic semiconductor technology

The course consists of lectures and discussion seminars.
The course work report should be prepared at the end of the course (about 4
pages).
教科書
／Textbook(s)		 1. Kwok K.Ng “Complete Guide to Semiconductor Devices”
2. John G. Webster (editor) “Wiley Encyclopedia of Electrical and
Electronics Engineering” vol. 8
3.   Other advanced books on semiconductor devices
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Grading is based on the evaluation of weekly homework assignment reports
(30%) and course report (70%).
履修上の留意点
／Note for course registration		 Semiconductor Devices
Quantum Mechanics
Introduction to Optoelectronics


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　1学期 ／First Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 齋藤　寛
担当教員名
／Instructor		 齋藤　寛
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/24
授業の概要
／Course outline		 半導体微細化技術の向上に伴い，様々な機能を１つのチップ（集積回路）に実現することが可能です．こうしたチップには実に数千万から数十億規模のトランジスタが集積されています．
こうしたチップを実現するにあたって，設計を手で行うことは現実的に不可能です．このため，近年では，集積回路の設計は様々なElectronic Design Automation (EDA)ツールによって支援されています．例えば，設計者がアプリケーションをハードウェア記述言語などでモデリングし，設計要求を制約として与えると，EDAツールはそのモデルから要求に合う集積回路を自動で生成してくれます．こうしたことより，集積回路の設計に従事する人は，設計支援技術の知識が必要不可欠です．
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 本講義では，集積回路の設計支援技術のうち，上流設計に焦点をあて解説を行います．ここでいう上流設計は，C++にハードウェアのクラスを備えたSystemC言語で記載されたアプリケーションの機能モデルから構造モデルまでの合成と検証を指します．
授業スケジュール
／Class schedule		 1. はじめに
2. 演習課題の説明
3. トランザクションレベル設計と検証のための言語
4. SystemC
5. TLMドリブン設計・検証方法論
6. 演習
7. 高位合成の基礎
8. 高位合成で用いられるアルゴリズム
9. C-to-Silicon Compiler (CtoS)
10. CtoSの応用
11. 検証の基礎
12. TLMドリブン検証フロー
13. 演習
14. 演習課題の発表
15. 演習課題の発表

演習に関しては、信号処理アルゴリズムなどをSystemCを用いてモデリングし、
Cadence社のC-to-Silicon compilerにて構造モデルを合成、Incisiveシミュレータにて検証を行い、性能、回路面積などの面で評価を行い、最適化に関する考察を行ってもらいます.
Electronics Design Automation for Digital VLSI Implementationも一緒に履修することで、業界で一般的に用いられる設計フローとツールでSystemCによるアプリケーションの機能モデルからチップ製造前のレイアウト設計までを学ぶことができます。
教科書
／Textbook(s)		 Cadence, "TLM-driven Design and Verification Methodology"
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 演習課題(70%) 出席(30%)
履修上の留意点
／Note for course registration		 Electronic Design Automation for Digital VLSI Implementation


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　前期集中 ／1st Semester Intensi
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 齋藤　寛
担当教員名
／Instructor		 齋藤　寛 , 武井　正彦（ルネサス） , 堀越　健一
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/02/24
授業の概要
／Course outline		 近年のあらゆる装置には見えない形で組込計算機が実装され、知的な装置制御、安全確保、柔軟な人間との対話機能など、装置の高性能化に欠かせない役割を果たしている。この装置組み込みの計算機システムの開発に必要な理論と実装技術の概要を学ぶ。

履修は設備の都合で18名までとします。これを超えた場合、担当教員の判断で履修を制限させてもらうことがあります。
＊講義は日本語で行います。
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 組み込みシステムの開発に必要な理論と実装技術を学ぶ。
授業スケジュール
／Class schedule		 ・要求仕様分析・ソフトウェア設計技法(㈱ルネサス北日本セミコンダクタ）
・リアルタイムOS概要(㈱ルネサス北日本セミコンダクタ）
・リアルタイムシステムのプログラミング技法(㈱ルネサス北日本セミコンダクタ）
・イベントドリブンプログラミング(㈱ルネサス北日本セミコンダクタ）
・プロジェクトマネージメントと品質管理(㈱ルネサス北日本セミコンダクタ）
・最近の組込みシステムの話題（齋藤）
教科書
／Textbook(s)		 ハンドアウト
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 二つのレポートにより評価します
1.リアルタイムシステム関連 80%
2.最近の組込みシステム関連 20%
履修上の留意点
／Note for course registration		 SYA11組み込みソフトウェア工学演習
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 組み込みシステムおよび形式記述・検証に関わる資料
参考図書として下記を推奨いたします。
『図解μITRONによる組込みシステム入門』　価格2,800円（税別）　森北出版社


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　前期集中 ／1st Semester Intensi
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 齋藤　寛
担当教員名
／Instructor		 齋藤　寛
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/04/07
授業の概要
／Course outline		 　限られたCPUパフォ-マンス、メモリ容量で高速なレスポンスが必要とされる組込みシステムでは、リアルタイムカーネルというオーバーヘッドの小さいOS が使われている。
　本科目では、演習を通し、リアルタイムカーネルを用いたソフトウェア開発の具体的手法を学ぶ。
　演習の前半ではH8マイコンを用い、後半ではFPGAを用いてソフトウェア開発を行う。

履修は設備の都合で10名までとします。これを超えた場合、担当教員の判断で履修を制限させてもらうことがあります。
＊講義は日本語で行います。
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 本科目は，国内で最も多くのシェアを有するμITRON仕様リアルタイムカーネルについて、サービスコールや内部動作をプログラミング実習で体験的に理解し、リアルタイムプログラミングのスタイルを修得することを目的とする。
ターゲットとしてH8マイコンとFPGAのソフトコアCPUに対するプログラムを行うことによって、最終的に少ないリソースで構成された組込みシステムにおいて、ターゲットが変わった場合でも効率良いソフトウェア開発を行うことができるようになる。
授業スケジュール
／Class schedule		 1．C言語による組み込みアプリケーション開発環境の構築
2．リアルタイムオペレーティングシステム
3．タスクの生成と起動
4．周期起床
5．タスクのスケジューリングについて
6．メッセージボックス
7．イベントフラグ
8．割込み
9．セマフォ
10．リアルタイムプログラミング手法について
11.FPGAに対するNiosII（CPUコア）システムの実装
12．NiosIIシステムにおける組込みアプリケーションの構築
教科書
／Textbook(s)		 1. μITRON4.0仕様 Ver.4.02.00 (社) トロン協会　ITRON仕様検討グループ
　　坂村健　監修／高田広章　編
2. その他、配布テキスト
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 1.出席（50％）
2.レポートもしくは演習問題の進捗状況（50％）
履修上の留意点
／Note for course registration		 1.FPGAに関する講義（実習）を受けていない方は、事前にシステム構築に関する簡単な知識を習得しておいてください。
2.講義に必要な資料は当日配布します。
3.課題および提出方法は講義最終日にお知らせします。
4.一コマの履修時間は基本的に通常の履修時間に従いますが、進捗状況により多少変動することがあります。


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　前期集中 ／1st Semester Intensi
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 久保　允則（オリンパス）
担当教員名
／Instructor		 ソン　グオ , 久保　允則（オリンパス）
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/03/04
授業の概要
／Course outline		 *Lectures will be given in Japanese.
自動車や携帯電話に代表される組込みシステムは計算資源・配置スペース・熱容量など厳しい制約の中でソフトウェアとハードウェアを高度に組み合わせて性能を最大化したシステムである。システム構築には、ソフトウェアとハードウェアの個別の知識を高度に融合させ、システム全体を見渡す能力が必要となる。本コースでは、簡易組込みシステムを自ら構築することで、ハードウェアアーキテクチャからアプリケーション層まで組込みシステムの全体を俯瞰する実践的なモデル（best
practice）を提示する。組込みシステムの脆弱性とその評価についても論じる。
具体的には、H8マイコンのアーキテクチャとシステム構成を詳説し、自作したマイコンボードに搭載されたI/O(LED，DIP-SWやLCD)をH8マニュアルからの情報だけで動作させる。次に、HTTPサーバを構築して組込みシステムを体験的に理解する。その後組込みHTTPサーバの脆弱性をつく攻撃を行ってシステムを評価する。さらに、GPS素子の組み込みのための回路設計、回路制作、プログラミングを行う。
またマニュアルを読み解く上で日本語のリテラシーが必要となる。
下記に記す先修科目／関連科目における基本的知識を得た上で履修すること。
履修は設備の都合上8名までとします。これを超えた場合、担当教員の判断で履修を制限することがあります
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 組込みシステムの開発から評価までの勘所を押さえ、最も基本的な組込みシステムを自力で構築できる力を養うことを目的とする。
→IC(CPU、RAMなど)のマニュアルとコンパイラの仕様からだけで、組み込みシステム用プログラミングができる
→各種I/Oデバイス（LED，DIP-SW，LCDやGPS）の勘所を理解したうえで、回路設計からプログラミングまで開発を行うことができる
→組み込みシステムの基本的脆弱性を理解し、システム評価ができる
授業スケジュール
／Class schedule		 ４日間集中講義形式をとる。
Day 1:
　１．H8マイコン基礎
　２．基板作成（１）
　　　・はんだ付けの基礎
　　　・部品の名称と熱耐性
　３．基板作成（２）
　　　・はんだ付け順の検討と実施
　４．基板作成（３）
　　　・基板仕上げ
　　　・動作確認
　５．I/Oアクセス基礎１（LED）
　　　・出力ポートをたたくために必要な情報とは
　　　・H8マニュアルの見方
　　　・LEDアクセスプログラミング
Day 2:
　６．I/Oアクセス基礎２（DIP-SW）
　　　・入力ポートからの情報を受け取るためには
　　　・DIP-SWアクセスプログラミング
　７．I/Oアクセス応用１（LCD）
　　　・LCDアクセスシーケンス理解
　８．I/Oアクセス応用２（LCD）
　　　・LCDアクセスプログラミング
　９．GPS素子理解と回路設計
　　　・GPS素子理解
　　　・シリアル通信理解
　　　・3端子レギュレータ理解
　　　・回路図作成
１０．H8マイコン基盤にGPS用回路を追加制作
Day 3:
１１．GPSモニタソフト開発（１）
　　　・シリアル通信のハンドシェイク
１２．GPSモニタソフト開発（２）
　　　・GPS情報（時刻、現在座標）の取得と表示
Day 4:
１３．HTTPサーバソフト開発
１４．HTTPサーバソフトの脆弱性評価
　　　・バッファオーバーフローによる自作コード実行
１５．まとめ
教科書
／Textbook(s)		 授業ごとに配布する。
ノートPC（Windows）を必要とする。
教材としてマイコンボードを使用する。
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 授業中の実習　　20%
毎週のレポート　　40%
最終レポート　　　40%
出席が規定の条件を満たさない者は評価しない。 試験は実施しない
履修上の留意点
／Note for course registration		 C言語、OS、プロセッサアーキテクチャに関する基本的な知識を有することが望ましい。
先修科目／関連科目
[学部授業]
　P2 プログラミングC
　F5 コンピュータアーキテクチャ論
　F6 オペレーティングシステム論
　S1 コンピュータ構築設計論
　S2 電子回路
　S3 電子回路特論
　S4 組み込みシステム
　N1 通信ネットワーク I
　N2 通信ネットワーク II
　N3 ネットワーク構築学
　SE2 ウェブプログラミング
[大学院授業]
　SYA10 組み込みソフトウェア工学基礎
　SYA11 組み込みソフトウェア工学演習
参考(授業ホームページ、図書など)
／Reference (course
website, literature, etc.)		 H8/3069 F-ZTATTM ハードウェアマニュアル 文書番号：ADJ-602-277A
H8/300H シリーズ　プログラミングマニュアル　文書番号：RJJ09B0141-0400O

オフィスアワー：授業終了後


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開講学期
／Semester		 2015年度／Academic Year 　4学期 ／Fourth Quarter
対象学年
／Course for;		 1年 , 2年
単位数
／Credits		 2.0
責任者
／Coordinator		 荊　雷
担当教員名
／Instructor		 荊　雷 , 程　子学
推奨トラック
／Recommended track		 －
履修規程上の先修条件
／Prerequisites 		－

更新日／Last updated on 2015/03/09
授業の概要
／Course outline		 The developers for embedded systems with knowledge on safety and quality is very expected in fields of electrical appliance, the automobiles, cellular phones, and the factory automation, with in the rapid increase of the development requirement, the frequent occurrence of the accidents due to the failures and bugs of the systems, and demand for global business.

This course introduces basic knowledge of the embedded system development; experience embedded systems by the demonstration and exercises. In addition, safety and quality problems in the development of the embedded systems will also be discussed. Lectures including practicing content given by engineers who have the development experience of safety related embedded systems, will also be conducted.

The course is related with the carrier development program for foreign students from Asia, and this class will be conducted basically in Japanese. Foreign students in the mentioned program are required to attend the course.
授業の目的と到達目標
／Objectives and attainment
goals		 The students will study basic knowledge of embedded system structure and their safety and quality aspects, and experience the embedded systems through demonstration and exercises.
授業スケジュール
／Class schedule		 1. Introduction
2. General Purpose Input and Output port (GPIO)
3. Interruption of GPIO
4. Timer
5. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)
6. Analog Digital converter
7. Team project
8. Project presentation and final examination
教科書
／Textbook(s)		 Handout and homepage.
成績評価の方法・基準
／Grading method/criteria		 Exercise work performance 演習のパフォーマンス 40%

o       Project accomplishment and presentation 演習課題,プロジェクトの完成度と発表のパフォーマンス 30%　

o       Final paper examination 最終試験 30%
履修上の留意点
／Note for course registration		 No


このページの内容に関するお問い合わせは学生課 教務係までお願いいたします。

お問い合わせ先メールアドレス：sad-aas@u-aizu.ac.jp