区分 環境情報科目 ディプロマ・ポリシーとの関係 カリキュラム・ポリシーとの関係 カリキュラム全体の中でのこの科目の位置づけ 科目の目的 この科目の目的は、コンピュータアーキテクチャに関する基礎知識を体系的に養うことである。具体的には、2進数・補数・論理演算などの数値表現、CPU の構造と命令実行、メモリ階層とキャッシュ、バスと入出力制御、OS による資源管理、システム構成と性能評価を通じて、コンピュータシステムの動作原理を段階的に理解する力を身に付けることを目的とする。さらに、継続的な演習を通して、基本情報技術者試験において頻出となる計算問題、用語理解問題、システム構成に関する判断問題に対応できる力を養成する。これにより、単に用語を暗記するのではなく、コンピュータの構造と挙動を論理的に説明し、システムの性能や信頼性を踏まえて適切に判断できる技術の修得を目指す。 到達目標 コンピュータアーキテクチャは、ソフトウェア開発、システム運用、ネットワーク管理、情報処理技術者試験対策など、情報技術分野の幅広い基盤となる知識である。この科目では、履修者がコンピュータシステムの内部構造と動作原理に関する基礎知識から、基本情報技術者試験に対応できる実践的な理解力までを段階的に修得することを目指す。 本科目の学修を通じて、「2進数・16進数の変換、補数表現、論理演算、シフト演算などの基礎計算を正しく行い、コンピュータ内部における情報表現を説明できること」が期待される（数値表現・基礎理論）。また、「CPU の構成要素、命令実行サイクル、アドレッシング方式、割込み、性能指標を理解し、命令実行の流れと高速化技術を説明できる力の修得」も目標である（プロセッサ）。さらに、「記憶階層、キャッシュメモリ、実効アクセス時間、主記憶と補助記憶の違いを理解し、メモリシステムの役割と性能への影響を説明できること」を到達目標とする（メモリ）。その上で、「バスの種類と役割、入出力制御、DMA、OS によるプロセス管理・記憶管理・仮想記憶を説明し、ハードウェアとソフトウェアの連携を理解できること」を目標とする（システム制御）。さらに、「RAID、冗長化、仮想化、システムの性能評価、基本的なネットワーク・セキュリティの要点を理解し、基本情報技術者試験レベルの総合問題に対応できること」を到達目標とする（システム構成・総合）。 この科目に関連する資格は、「基本情報技術者試験」であり、本科目で学ぶ内容はその中核的な範囲を構成する。これらの知識を修得することで、IT 技術者として必要な基礎的素養を身に付けることに繋がる。 科目の概要 本科目では、「数値表現・基礎理論」「プロセッサ」「メモリ・入出力」「システム構成・総合」の大きく4つに分けて到達目標を達成する。 　一つ目（数値表現・基礎理論）は、コンピュータ内部で扱われる情報の表現方法を理解するための基礎を固める。2進数・16進数・補数・論理演算・シフト演算・浮動小数点表現を学び、後続の CPU やメモリの理解に必要な土台を形成する。二つ目（プロセッサ）は、CPU の内部構造と命令処理の仕組みを学ぶ。演算装置、制御装置、レジスタ、命令実行サイクル、アドレッシング方式、性能指標、パイプラインやマルチコアなどの高速化技術を扱い、計算機の中心的機能を理解する。三つ目（メモリ・入出力）は、記憶階層、キャッシュメモリ、主記憶、補助記憶、バス、入出力制御を学ぶことで、CPU を支える周辺構造の役割を理解する。四つ目（システム構成・総合）は、OS の基本機能、仮想記憶、プロセス管理、RAID、仮想化、信頼性、ネットワーク・セキュリティ、アルゴリズム読解を扱い、基本情報技術者試験を見据えた総合的理解を定着させる。 　全15回の授業は、上述の四つの到達目標に対応するように4部構成で展開する。第1部の第1回から第3回が数値表現・基礎理論、第2部の第4回から第6回がプロセッサ、第3部の第7回から第9回がメモリ・入出力、第4部の第10回から第15回がシステム構成・総合、の四つで構成する。 　第1部は、コンピュータ内部における情報表現の基礎力を養うことを主なテーマとする。第1回で授業全体の導入と基本情報技術者試験との関係を確認し、第2～3回で基数変換、補数、論理演算、シフト演算、浮動小数点表現を扱う。 　第2部は、CPU の構造と命令処理の理解を深めることを主なテーマとする。第4回で CPU の基本構造、第5回で命令とアドレッシング、第6回で性能評価と高速化技術を学ぶ。 　第3部は、記憶装置と入出力の仕組みを理解することを主なテーマとする。第7回でメモリ階層と主記憶、第8回でキャッシュメモリと実効アクセス時間、第9回でバスと入出力制御を扱う。 　第4部は、システム全体の管理・構成・応用理解を主なテーマとする。第10～11回で OS と記憶管理・仮想化を学び、第12回でシステム構成と信頼性、第13回でネットワーク・セキュリティの基礎、第14回でアルゴリズムと基本情報技術者試験科目Bを見据えた読解演習を行い、第15回で総合演習により全体の定着を図る。 科目のキーワード 数値表現・基礎理論（2進数、16進数、補数、論理演算、シフト演算、浮動小数点） ― 第１回～第３回、プロセッサ（CPU、レジスタ、命令実行サイクル、アドレッシング方式、割込み、CPI、MIPS、パイプライン、マルチコア） ― 第４回～第６回、メモリ・入出力（記憶階層、キャッシュメモリ、実効アクセス時間、バス、DMA、入出力制御） ― 第７回～第９回、システム構成・総合（OS、プロセス、仮想記憶、RAID、冗長化、仮想化、性能評価、ネットワーク、セキュリティ、アルゴリズム、総合演習） ― 第１０回～第１５回 授業の展開方法 本科目では、コンピュータアーキテクチャに関する基礎知識と基本情報技術者試験に対応する基礎力を養うことを目的としている。毎回、Word で作成したオリジナルテキスト（PDF版）を配布し、その内容に沿って授業を進める。授業ではまず用語や概念の役割、動作の仕組み、計算方法を説明し、その後に例題や演習を行い、学生が自ら考えながら理解を深める。総合演習回では、それまでに学修した知識を用いて、基本情報技術者試験形式の問題や、コンピュータシステムの構造を問う問題に取り組み、総合的な理解を育成する。授業では、各自が持参するノートパソコンを使用することを求める。授業や演習終了後、その内容に関する小テストを実施する。最後に小テストの解答・解説を行い終了する。 　授業１コマの基本構成は、授業の最初に復習を5～7分行い、その後、3から4個ある各コマ主題細目について20分程度で解説し、合計約70分の授業を行う。その後、10分で小テストおよび解説を行い、最後に予復習の説明を3分程度行って授業を終わる。 　授業終了後は、次回授業までに復習を行っておくことが求められる。テキストの解説や練習問題を見直すだけでなく、ChatGPT を活用し、テキストの内容を読みこませて20問程度の練習問題を作成し、自分で解いて理解を深める。さらに、その解答・解説を確認することで、より確実に知識を定着させる。また、授業で扱った計算問題や基本情報技術者試験形式の問題を繰り返し解くことで、知識の定着と応用力の向上を図る。 オフィス・アワー 渡辺謙：【前期】 環境データベース概論 環境データベースⅡ 環境プログラミングⅣ（永続化技法） 全科目：木曜5限 【後期】 環境データベースⅠ 環境データベースⅢ コンピュータ・アーキテクチャ論 全科目：木曜5限 神馬一博：【前期】 Web環境システム概論木曜5限 【後期】 Web環境システム開発Ⅰ（Webアプリケーションの実装）水4限・5限 Web環境システム開発Ⅱ（クライアント再度・プログラミング）木5限 科目コード UC4050 学年・期 2年・後期 科目名 コンピューター・アーキテクチャ論 単位数 2 授業形態 講義 必修・選択 選択 学習時間 前提とする科目 展開科目 関連資格 担当教員名 渡辺謙・神馬一博

履修判定指標

評価方法
評価基準 評語     学習目標をほぼ完全に達成している・・・・・・・・・・・・・ S (100～90点)     学習目標を相応に達成している・・・・・・・・・・・・・・・ A (89～80点)     学習目標を相応に達成しているが不十分な点がある・・・・・・ B (79～70点)     学習目標の最低限は満たしている・・・・・・・・・・・・・・ C (69～60点)     学習目標の最低限を満たしていない・・・・・・・・・・・・・ D (60点未満)
教科書
参考文献
実験・実習・教材費