コンピュータのしくみ(’14)

主任講師: 岡部 洋一

全15回の講義を通じ、一見複雑そうに見える情報処理機械が実は簡単な回路の大規模な合成によって構成されていることを理解し、またコンピュータを動かすプログラムとの関連を理解することを目標とする。コンピュータを単なるブラックボックスとして理解するのではなく、その原理を理解することにより、どんな情報処理機械でも設計できるようになることを最終の目標とする。 検討中リストに追加

各回のテーマと放送内容

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第1回 ディジタルとアナログ(第1章) 【改訂回】
わかっているようでわかっていない「ディジタル」という用語を「アナログ」との比較から説明し、ディジタルでは各種の物理的情報をどう表現し、どう処理するかについて概念的な理解を深める。さらに、現在、急速にディジタル処理が増えてきた理由、ディジタル処理の歴史について説明する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第2回 スイッチ素子 (第2章 - 第3章 3.2節)
論理回路の要素となるスイッチ素子について紹介し、現在のコンピュータがトランジスタの集合体である集積回路で構成されていることを学ぶ。さらに、論理を作るための基本構成要素であるNOT、AND、ORについて、その動作を理解し、基本論理回路でもっとも重要なNOTをトランジスタを使ってどう実現するかを示す。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第3回 基本論理回路と組合せ論理回路(第3章残り - 第4章 4.3節)
ANDとORに対し、トランジスタで実現しやすいNAND、NORの回路の動作と構成を学ぶ。さらに、こうした機能要素を組み合せて実現できる組合せ論理回路という概念をEORや加算器を例に理解する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第4回 組合せ論理回路の構成法 (第4章 残り)
多入力多出力を持った任意の論理回路を実現する一般的方法を示し、これらがNOT、AND、ORの組合せだけで構成できることを示す。さらにAND、ORをNANDで置き換えることにより、どんな組合せ論理回路もNANDだけで構成できることを示す。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第5回 状態遷移図、状態遷移表とシークエンス回路(第5章 5.2節まで)
回路が内部状態を持ち、出力が入力のみでなくその内部状態に依存して決定される回路をシークエンス回路と呼ぶが、その原理を理解する。またどんなシークエンス回路も状態遷移図および状態遷移表を作成することにより、組合せ論理回路および遅延回路の組み合せで実現できることを示す。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第6回 遅延回路とパストランジスタ (第5章 残り)
1クロックだけ遅延させる遅延回路として、Dフリップフロップの動作原理を学ぶ。また、Dフリップフロップと同じような原理で動作する記憶回路である各種レジスタ、プリチャージ論理回路などについても説明する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第7回 二進加減算(第6章 6.3節まで)
コンピュータの中では数値データはどう扱われるのか。また加減算といった算術計算は二進数でどうなされるのか、それに必要なコンピュータのしくみについて学ぶ。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第8回 二進乗除算とデータの内部表現(第6章 残り)
前回に引き続いて、算術計算の乗除算が二進数でどうなされるのか、それに必要なしくみについて学ぶ。さらに小数、文字、文字列はどうように扱われるのかを理解する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第9回 コンピュータの概要 (第7章)
コンピュータの構成の概要について学び、中央処理装置を中心に、外部メモリー、周辺装置のあることを学ぶ。また中央処理装置の中にはデータ処理部と制御部があるが、データ処理部に必要な部分回路、データ処理部と制御部の関係について理解する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第10回 プログラム (第8章)
コンピュータの動作になくてはならない機械語のプログラムとは何か。それを構成している命令にはどのようなものがあるか。コンピュータはこれら命令をどのように実行していくのか。現在のコンピュータの基本である蓄積プログラム方式とは何か、その特長と合せて説明する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第11回 データ処理部1 (第9章 9.5節まで)
コンピュータのデータ処理部の具体的な回路の構造について学ぶ。バス、レジスタ、入出力、シフタといった部分回路について詳細な説明を行う。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第12回 データ処理部2 (第9章 残り)
前回に引き続き、コンピュータのデータ処理部の具体的な回路の構造、特にその中核となる算術論理回路ALUの構成法や構造について詳細な説明を行う。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第13回 制御部1 (第10章 10.3節まで)
コンピュータ全体の頭脳ともいうべきデータ処理部を動かす制御部の役割について学ぶ。特に歴史的進化を追って、電卓の動作までを説明する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第14回 制御部2 (第10章 残り)
コンピュータを大きく進化させた蓄積プログラム方式について、その動作を学ぶ。さらに、その後のコンピュータに大きな影響を与えたマイクロプログラム、RISC、パイプライン処理、SIMDといった概念とともにアーキテクチャの意味を習得する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)
第15回 今後の発展 (第11章) 【改訂回】
コンピュータは今までのようにどんどん進化していくのか。何らかの限界があるのかといったコンピュータの進化論と合わせて、将来のコンピュータについて概説する。
担当講師: 岡部 洋一  (放送大学長)

放送メディア:

テレビ

放送時間:


2017年度 [第1学期] (木曜)
11時15分〜12時00分
2016年度 [第2学期] (火曜)
23時15分〜24時00分

単位認定試験 試験日・時限:

2017年度 [第1学期]
2017年7月29日 (土曜)
8時限 (17時55分~18時45分)

単位認定試験 試験日・時限:

2016年度 [第2学期]
2017年1月26日 (木曜)
6時限 (15時35分~16時25分)

開設年度:

2014年度

科目区分:

専門科目

科目コード:

1570102

単位数:

2単位
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