2017年度シラバス学部

　2017年度シラバス学部

コンピュータ・システム関連科目

2018/01/30 現在

S01 コンピュータ構築設計論

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　3学期／Third Quarter
対象学年／Course for;	3年
単位数／Credits	3.0
責任者／Coordinator	宮崎　敏明
担当教員名／Instructor	北道　淳司, 宮崎　敏明
推奨トラック／Recommended track	SD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	F5

更新日／Last updated on	2017/03/02
授業の概要／Course outline	[注意事項]　本科目は、2017年度をもって廃止することが検討されています。 2018年度以降は再履修クラスの開講も予定されていないため、2017年度に単位修得が出来なかった学生は再履修をすることができません。今日、ＰＣやワークステーションだけでなく、多くの機器にマイクロプロセッサ（MPU）が内蔵され使用されている。ここでは、コンピュータアーキテクチャ論で学んだMPUの基礎知識に加え、高速化、低消費電力化技術などMPUに導入されているより高度なハードウエア構成をさらに深く学ぶ。また、演習を通してMPUを用いて周辺機器を制御する仕組みを学ぶ。演習では、FPGA(Field Programmable Gate Array: 内部論理回路を自由にユーザが変更できるＬＳＩ)を搭載した実験ボードにMPUおよび周辺機器を制御する回路を設計実装し、さらに周辺機器を動作させるプログラムをアセンブリ言語で作成して、実際に周辺機器を動作させる実験を行う。これにより、割込処理などMPUを用いた周辺機器の制御法の理解を深める。
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	・コンピュータアーキテクチャ論で学んだMPUの内部構造をより深く理解する。・MPUの高速化・低消費電力化技術の概要を理解する。・周辺機器を制御するプログラムをアセンブリ言語で作成し、MPUによる割込処理を用いた周辺機器の制御法の理解を深める。・FPGAを用いたハードウエア設計法の基礎を体得する。
授業スケジュール／Class schedule	・概論・演習で使用する１６ビットＲＩＳＣの概要・サブルーチンとI/O割込み（２回）・周辺機器インタフェース・論理回路と論理合成・ＦＰＧＡ技術・コンピュータアーキテクチャ再考（２回）・コンピュータアーキテクチャ再考２（２回）・高度な技術：高速化・高度な技術２：カスタム化、低消費電力化・組み込み用ＭＰＵ・マルチプロセッサおよび関連技術
教科書／Textbook(s)	資料をコースWeb上で配布する。詳細は講義開始後アナウンスする。
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	授業：５０点、　演習：５０点、　計１００点で評価する。授業評価は期末テストの成績である。ただし、講義の最後に毎回行う小テストおよび出席により、成績不振者を救済することがある。演習は、出席と課題リポートにより評価する。
履修上の留意点／Note for course registration	[注意事項]　本科目は、2017年度をもって廃止することが検討されています。 2018年度以降は再履修クラスの開講も予定されていないため、2017年度に単位修得が出来なかった学生は再履修をすることができません。
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	先修科目・コンピュータアーキテクチャ論重要な関連科目・論理回路設計論・論理回路設計特論・オペレーティングシステム論参考（授業ホームーページ、図書など）参考リンク先　初回の講義時にアナウンスする．参考書 "コンピュータの構成と設計　第5版　(上）" Patterson and Hennessy Publisher: 日経BP社, ISBN: 4822298426 上巻 "コンピュータの構成と設計　第5版　(下）" Patterson and Hennessy Publisher: 日経BP社, ISBN: 4822298434 下巻 "HDLによるVLSI設計―VerilogHDLとVHDLによるCPU設計　第２版" 深山正幸他著 Publisher: 共立出版, ISBN: 4320120272 演習参考書 "作りながら学ぶコンピュータアーキテクチャ" 小栗清【監修】天野英晴西村克信【共著】 Publisher: 培風館, ISBN: 4563014117

S02 電子回路

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　2学期／Second Quarter
対象学年／Course for;	3年
単位数／Credits	3.0
責任者／Coordinator	束原　恒夫
担当教員名／Instructor	マキシム　リズィー, 束原　恒夫
推奨トラック／Recommended track	VD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	NS4

更新日／Last updated on	2017/01/13
授業の概要／Course outline	この電子回路の入門コースの授業では、まず直流回路を中心に、抵抗、オームの法則、キルヒホッフの法則と回路定数について解説する。続いて、交流回路に不可欠な磁気、電磁誘導、インダクタンス、キャパシタンス、信号を表す周期関数について解説していく。ここまでは、2年次のコンピュータ理工学実験で、基礎的な事柄は学んでいるが、応用を意識して理論的な考察を深める。さらに、電子回路の基本として、半導体デバイスの働きと簡単な回路について学ぶ。　実験のクラスでは、LC直列共振回路の実験から進める。さらに、LC共振回路を用いて、パルス波形から正弦波を抽出することを試みる。この単元では、Fourier（フーリエ）級数を実験的に確かめることができる。続いて、MOSFET（MOS電界効果トランジスタ）を用いた増幅回路の働きを学ぶ。さらに、パルス応答を用いて、増幅回路とディジタル回路のインバータとの類似性を理解する。
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	本コースの主要な目的： 1.　電気・電子回路の解析に役立てるために、物理的、電気的数量を導入する。 2.　電気現象の基本的な性質や物理量に慣れる。 3.　電気・電子回路の解析と計算に使われる基本法則と定理に慣れる。　 4.　さまざまな結線の電気・電子回路を解析、構築しその回路を試験できるようにする。本コース終了後に身につくこと： 1.　数量をべき乗表現に変換できる。 2.　物理量を適切な単位系で表現できる。 3.　電気的な数量の種類を理解し、適切な単位系で表現できる。 4.　直列、並列、直並列回路を解析、構築し、それらの回路を試験できる。 5.　直列、並列、直並列回路について、全抵抗、全電流、電圧ドロップ量、消費電力を計算できる。 6.　容量とインダクタの働きを理解し、容量やインダクタが含まれる回路について複素数を用いて解析できる。 7.　適切な計測機器を用いて電圧、電流、交流波形などを計測できる。 8.　容量やインダクタが含まれる電気回路や基礎的な電子回路の原理を理解して、実験ができる。
授業スケジュール／Class schedule	講義と実験の授業は別々の週にまとめて行う。講義：以下を7回で実施 1.　電気回路を構成する素子と物理量ならびに単位系 2.　電圧、電流、抵抗 3.　回路素子 4.　オームの法則とキルヒホッフの法則 5.　直列回路と並列回路 6.　回路解析：節点法、メッシュ法、テブナン・ノートンの定理、重ね合わせの原理 7.　交流回路：容量とインダクタ、RL／RC／RLC回路の応答 8.　交流回路における消費電力の計算 9.　トランスを用いた回路 10.　直列共振と並列共振 11.　基本的な半導体デバイスと回路 12.　インピーダンス整合（マッチング） 13.　MOSFETの動作と応用実験：以下を8回で実施 1. LC共振回路の復習と詳細な実験：共振時にLならびにCにかかる電圧測定、寄生抵抗の影響解析 2. LC共振回路を用いたパルス波形からの正弦波抽出：フーリエ級数の実験的確認 3. MOSFET動作の復習と抵抗を負荷とした増幅回路の演習問題 4. MOSFETの電流測定と抵抗を負荷としたMOSFET増幅器の直流伝達特性の測定 (1) 5. MOSFETの電流測定と抵抗を負荷としたMOSFET増幅器の直流伝達特性の測定 (2) 6. 抵抗を負荷としたMOSFET増幅器の利得と交流伝達特性の測定 7. CMOSFET増幅器の交流特性：増幅器とディジタル・インバータの密接な関係を理解 8. 補足実験（ゲート接地MOSFET増幅器など）
教科書／Textbook(s)	特に後半の実験で使用。池田誠、「MOSによる電子回路基礎」 ISBN：978-4-901683-77-7
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	講義：期末試験（50％）実験：レポート（50％）
履修上の留意点／Note for course registration	・先修科目：半導体デバイス、フーリエ解析・ハンドアウトは授業中に配布履修規程上の先修条件：NS4 半導体デバイス
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	1. Schaum's Outline of Electric Circuits, ISBN: 0071393072 2. 佐藤、「電気回路基礎」ISBN: 978-4-274-20901-7

S03 電子回路特論

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　4学期／Fourth Quarter
対象学年／Course for;	3年
単位数／Credits	3.0
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	VD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	S2

更新日／Last updated on	2017/03/02
授業の概要／Course outline	[注意事項]　本科目は、2017年度をもって廃止することが検討されています。 2018年度以降は再履修クラスの開講も予定されていないため、2017年度に単位修得が出来なかった学生は再履修をすることができません。エレクトロニクスは通信工学、制御工学など多くの分野に貢献しており、このエレクトロニクスの中核をなすのが電子回路である。電子回路は取り扱う信号の種類でアナログ回路、ディジタル回路に分類される。集積化技術の発達でディジタル回路の最近の進歩は著しい。しかし、ディジタル回路およびその応用であるコンピュータの進歩によってアナログ回路の重要性は減ったわけではない。それは、自然界はほとんどすべてがアナログ量で成り立ち、自然界が発するアナログ信号をコンピュータで処理するためには信号を増幅したり、ディジタル化(A/D変換)する必要があるからである。逆にコンピュータの出力を人間に提示したり機械を制御したりする場合、アナログ信号に変換(D/A変換）する必要もある。また、コンピュータネットワークなどの発達に伴い、アナログ回路による通信技術も重要視されている。本授業科目ではアナログ電子回路の基礎として、トランジスタ回路や演算増幅器について学ぶとともに、アナログ／ディジタルのインターフェース回路や関連する回路について学習する。
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	トランジスタの基本的動作、増幅回路としての動作や特性を学ぶ。また、演算増幅器を用いた各種回路の動作や特性についても学習する。全体を通して回路方程式と回路図の相互関係をきちんと理解することが必要である。
授業スケジュール／Class schedule	１．バイポーラトランジスタの動作と静特性２．T形等価回路３．h形等価回路４．バイアス回路５．増幅回路の動作量６．FETの動作と特性７．中間試験８．負帰還回路９．演算増幅器の基礎１０．演算増幅器の応用回路１１．差動増幅回路１２．発振回路１３．アナログ／ディジタルインターフェース回路1 １４．アナログ／ディジタルインターフェース回路2 １５．アナログ／ディジタルインターフェース回路3
教科書／Textbook(s)	石橋幸男　著「電子・情報工学講座４　アナログ電子回路」培風館　１９９３年９月必要に応じて、資料を配布する。
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	中間試験（４０％）、期末試験（４０％）、小テスト（２０％）
履修上の留意点／Note for course registration	[注意事項]　本科目は、2017年度をもって廃止することが検討されています。 2018年度以降は再履修クラスの開講も予定されていないため、2017年度に単位修得が出来なかった学生は再履修をすることができません。
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	-

S04 組込みシステム

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　1学期／First Quarter
対象学年／Course for;	4年
単位数／Credits	3.0
責任者／Coordinator	北道　淳司
担当教員名／Instructor	北道　淳司, 奥山　祐市, ベン　アブダラ　アブデラゼク
推奨トラック／Recommended track	SD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	F5 & F6

更新日／Last updated on	2017/01/25
授業の概要／Course outline	This course provides students with experience in embedded systems design. The course introduces issues in upstream design in embedded system and RTOS for real time systems. There are also weekly laboratory sessions on design of a microprocessor-based embedded system including one or more custom peripherals.
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	To serve as a capstone design course to tie together the computer engineering curriculum via the design of a complete embedded system involving multiple communicating components.
授業スケジュール／Class schedule	1. Introduction 2. System Architecture 3. Upstream Design in Embedded System 4. System Modeling(State Machine) 5. System Modeling(UML) 6. Object Oriented 7. Multi-task System 8. Multi-task Programming 9. Real Time OS - Toppers 10. Real Time OS - Time Constraints 11. Real Time OS - Other Functions 12. Real Time OS - Priority Inversion 13. Real Time Scheduling 14. Analysis of Schedulability 15. Software Tests The order of some items would be changed.
教科書／Textbook(s)	Text(s)Materials will be provided by instructor. Materials are based on following book and etc. 組み込みシステム開発に役立つ理論と手法 Author: 藤倉俊幸(Toshiyuki Fujikura) Edition: 2012 Publisher:CQ出版社 ISBN-10: 0123743974, ISBN-13: 978-0123743978
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	Final examination (50%), and reports of exercises (50%).
履修上の留意点／Note for course registration	F5 Computer Architecture F6 Operating Systems
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	Course website and other reference material will be given by the instructor during the first class.

S05 並列コンピュータアーキテクチャ

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　3学期／Third Quarter
対象学年／Course for;	4年
単位数／Credits	3.0
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	SD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	F5

更新日／Last updated on	2017/01/30
授業の概要／Course outline	今私達が利用するコンピューターは、パソコンであろうとケータイ電話であろうと、スマートフォン、タブレット、どれも並列計算機であり、それらを効率よく利用するためには、並列計算の理解が欠かせない。本講義では、並列計算(Parallel Computing)、およびその応用としての高性能計算(High Performance Computing)について学ぶ。
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	並列計算の基本的な知識を得て、演習課題により並列プログラミングを実践できる知識を得る。具体的には、演習課題ではHPCでのプログラミングで必須であるMessage Passing Interface (MPI)による並列プログラミングを実践する。その上で、科学技術計算も最も基礎的な演算である、行列乗算の最適化および並列化をおこなう。
授業スケジュール／Class schedule	第1回並列計算および高性能計算の紹介第2回浮動小数点演算第3回並列計算の基礎第4回並列計算の性能評価第5回単一プロセッサによる最適化(1) 第6回単一プロセッサによる最適化(2) 第7回共有メモリ型並列計算機第8回分散メモリ型並列計算機第9回行列乗算の並列化について第10回マルチ・メニーコアプロセッサの基礎第11回 GPUアーキテクチャ第12回メニーコアアーキテクチャの応用第13回メニーコアアーキテクチャによる並列アプリケーション第14回スーパーコンピュータの技術とその将来第15回行列乗算の並列化と性能評価
教科書／Textbook(s)	必要に応じて講義時に指定する。
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	演習７０点。最終試験３０点。
履修上の留意点／Note for course registration	コンピュータアーキテクチャ論の履修済みのことが望ましい。
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	2016年度Webサイト http://galaxy.u-aizu.ac.jp/note/wiki/PCA2016

S06 VLSI設計技術

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　2学期／Second Quarter
対象学年／Course for;	3年
単位数／Credits	3.0
責任者／Coordinator	小平　行秀
担当教員名／Instructor	小平　行秀
推奨トラック／Recommended track	SD,VD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	NS4 & L5

更新日／Last updated on	2017/01/30
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，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．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． 3．CADツールを用いた論理合成からレイアウト設計までのLSI設計フローにより， LSIを設計し，回路の性能を評価し，回路の動作を検証する．
授業スケジュール／Class schedule	講義 1. イントロダクション 2. 半導体デバイスの復習 3. 復習テスト 4. 設計フロー，メモリ 5. レイアウト設計 6. LSIの動作速度 7. 中間試験 8. LSIの消費電力 9. 配置配線アルゴリズム，タイミング検証 10. スケーリング則 11. まとめ演習 1-3. トランジスタレベルのCMOS回路設計 4-6. CMOSのレイアウト設計(フルカスタム) 7-8. LSIの動作速度 9. LSIの消費電力 10-13. CMOSのレイアウト設計(自動設計) ※ 進度に合わせ，講義と演習の授業時間を変更する．
教科書／Textbook(s)	牧野博之，益子洋治，山本秀和「半導体LSI技術」共立出版
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	復習テスト 10% 中間試験 30% 期末試験 30% 演習課題 30% を目安に評価する．別途，授業への出席，参加度(質問)なども評価する．
履修上の留意点／Note for course registration	L5コンピュータ理工学実験，NS4半導体デバイス，F4論理回路設計論，S7論理回路設計特論の知識を習得済であることを前提に講義を行う．
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	参考書國枝博昭「集積回路設計入門」コロナ社

S07 論理回路設計特論

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　1学期／First Quarter
対象学年／Course for;	3年
単位数／Credits	3.0
責任者／Coordinator	齋藤　寛
担当教員名／Instructor	齋藤　寛, 富岡　洋一
推奨トラック／Recommended track	SD,VD
履修規程上の先修条件／Prerequisites	F4

更新日／Last updated on	2017/03/08
授業の概要／Course outline	現在，デジタル集積回路のほとんどは，集積回路として実現したい機能をハードウェア記述言語を用いてモデンリングし，Electronic Design Automation (EDA) ツールを用いて自動で合成します．そのため，ハードウェア記述言語を用いてどのように回路をモデリングするか, またEDAツールがどのように回路を合成するのかを理解することが必要となります．
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	論理回路設計論のつづきとして位置づけられている本コースでは，ハードウェア記述言語を用いた回路のモデリングと論理合成ツールの働きを学び，実際的な論理回路設計法を学ぶことが目的です．演習では，ハードウェア記述言語用いて回路動作をモデリングし，合成ツールを用いて論理回路を合成します．また，合成された回路をField Programmable Gate Array (FPGA) のような再構成可能デバイスに実装し，評価ボードを用いて実装された回路を評価します．
授業スケジュール／Class schedule	講義第1週設計自動化とは第2週論理回路設計論の復習第3週 Verilogハードウェア記述言語 (Verilog HDL) 第4週 Verilog HDLを用いた回路のモデリング第5週論理合成ツールの概要第6週論理合成ツールの事例アルテラ社のQuartus Primeの場合第7週二段論理簡単化第8週多段論理最適化第9週テクノロジーマッピング第10週 FPGAを対象とした論理合成第11週順序回路合成第12週電力最適化とテスト容易化設計第13週論理検証、静的タイミング解析とパワー解析第14週まとめ第15週その他のトピック演習第1週 Altera Quartus Primeの使い方第2週 ModelSim-Alteraの使い方第3週 TimeQuest Timing AnalyzerとPowerPlay Power Analyzerの使い方第4週 Verilog HDLを用いたモデリング第5-6週組み合わせ回路のモデリングと合成第7週メモリ論理のモデリングと合成第8-11週カウンタのモデリングと合成、FPGAへの実装第12-15週プロセッサのモデリングと合成
教科書／Textbook(s)	指定なし
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	レポート(45%)、期末テスト(55%) 再試験はありません。
履修上の留意点／Note for course registration	履修規程上の先修条件：F4 論理回路設計論重要な関連科目コンピュータアーキテクチャ，VLSI設計論，組み込みシステム

S09 コンピュータシステム工学

科目一覧へ戻る

開講学期／Semester	2017年度／Academic Year 　3学期／Third Quarter
対象学年／Course for;	4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
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	2017/03/02
授業の概要／Course outline	[注意事項]　本科目は、2017年度をもって廃止することが検討されています。 2018年度以降は再履修クラスの開講も予定されていないため、2017年度に単位修得が出来なかった学生は再履修をすることができません。
授業の目的と到達目標／Objectives and attainment goals	-
授業スケジュール／Class schedule	-
教科書／Textbook(s)	-
成績評価の方法・基準／Grading method/criteria	-
履修上の留意点／Note for course registration	[注意事項]　本科目は、2017年度をもって廃止することが検討されています。 2018年度以降は再履修クラスの開講も予定されていないため、2017年度に単位修得が出来なかった学生は再履修をすることができません。
参考(授業ホームページ、図書など) ／Reference (course website, literature, etc.)	-

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