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授業科目名
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担当教員
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ハードウェア基礎及び実験
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小俣 昌樹/木下 雄一朗
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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TCS222 | 3 | (未登録) | 2 | 前期 | 火 | III-1-IV-1 | ||||||||||||||||||||
[概要] | ||||||||||||||||||||||||||
コンピュータは,CPU,主記憶装置,外部記憶装置などのハードウェアで構成される.これらのハードウェアは,ディジタル回路を基本とする物理部分であり,パーソナルコンピュータをはじめ,通信機器,自動車,家電製品,医療機器などのさまざまな機器に組み込まれている.本授業では,コンピュータのハードウェアの基礎となるディジタル回路の基礎知識として,回路図,電子部品,電気理論を学修し,実験を通してフリップフロップ回路やカウンタ回路などのさまざまな基礎的な回路の構築方法およびその動作を学修する.また,その応用として,マイコンボードやセンサ類を使用し,ハードウェアとソフトウェアとの連携部分を学修する. | ||||||||||||||||||||||||||
[具体的な達成目標] | ||||||||||||||||||||||||||
・ディジタル回路の基礎的な用語および基本的な部品について説明できること. ・コンピュータで使われている基本的なディジタル回路の構成および動作を理解して作成し,実験を行えること. ・マイコンボードの動作原理を理解して使用できること. |
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[必要知識・準備] | ||||||||||||||||||||||||||
先行授業の「計算機アーキテクチャI」と「計算機アーキテクチャI演習」を履修していること,および「基礎電気理論」を履修申告しているか履修済みであることが望ましい. | ||||||||||||||||||||||||||
[評価方法・評価基準] | ||||||||||||||||||||||||||
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[教科書] | ||||||||||||||||||||||||||
(未登録) | ||||||||||||||||||||||||||
[参考書] | ||||||||||||||||||||||||||
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[講義項目] | ||||||||||||||||||||||||||
【基礎技術編】 1.ディジタル回路,回路図,電子部品 2.ゲートIC(1)NAND ゲート 3.ゲートIC(2)論理回路の作成 4.オペアンプ(1)オペアンプの基本と増幅回路 5.オペアンプ(2)演算回路 6.A/Dコンバータ 7.デコーダとマルチプレクサ 8.フリップフロップ 9.シフトレジスタとカウンタ 10.前半のまとめと中間評価 【応用編】 11.マイコンボード 12.センサとアクチュエータ 13.応用制作(1)設計 14.応用制作(2)実装 15.応用制作発表会 |
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[教育方法] | ||||||||||||||||||||||||||
COVID-19感染症が収束しない場合は,以下の方法で授業を実施する. ○第1回 ・Moodleを中心とする「オンデマンド型」で実施する. - 学生は,提示された資料を閲覧したり演習問題に解答したり質問を記述したりする. - 教員は,当該授業時間に質問へ回答する. (必要に応じて,全体へもフィードバックする.) ○第2,3,6,7,8,11,12回 ・Zoom によるライブ型のオンライン授業により実施する. - 講義に用いる資料は,すべて Moodle 上で配布する. - 教員・TA は,Zoom 経由で質問を受け付ける. ○第4,5,7,9回 ・Moodleを中心とする「反転授業」とする. - 「オンデマンド型」として,学生は,授業前に,授業資料を閲覧したり理解度確認のための小テストに解答したり質問を記述したりする. - 当該授業時間中,学生は,実験に取り組む.質問などがあれば,Zoom やTeams のビデオ通話で,教員に質問する. - 授業終了後,学生は,Moodleの指定のページへ,作成した回路や実験結果を報告するレポートファイルをアップロード提出する. ○第15回 ・Moodleを中心に,ワークショップ形式で「応用制作オンライン発表会」を実施する. - 学生は,提出フェーズで,自身の制作物を紹介する動画を投稿する. - その後,学生同士で,お互いの発表内容を閲覧しながらコメントを投稿する. ・第1回は,それ以降の実験のための基礎知識を講義する座学を行う. ・実験の回においては,はじめに基礎知識および作業内容を説明し,その後の実験においてその内容を確認できるようにする. ・実験中は,担当教員およびティーチングアシスタントが巡回しながら質問などに対応する. ・各実験について,レポートの提出または小テストへの解答を課す.レポートの場合,実験の目的・動作原理・実験方法・実験結果・考察などをまとめた詳細なレポートを作成し提出する.提出されたレポートへは,チェックシートや Moodle などを通じてフィードバックを行う.小テストの場合,実験終了時に回路図・実体配線図・結果などを記述した回答シートを提出する. ・応用制作では,それまでに学修した内容に基づいて受講者自身が設計・実装を行い,発表会において展示しながら説明し,報告書を提出する. |
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[JABEEプログラムの学習・教育目標との対応] | ||||||||||||||||||||||||||
(未登録) | ||||||||||||||||||||||||||
[その他] | ||||||||||||||||||||||||||
第 11 回以降の応用編では,マイコンボードとして「Arduino」を使用する.授業では 1 人 1 台の Arduino を貸し出すが,Arduino に興味を持ち授業終了後も引き続き使用したい場合には,高価なボードではないので,購入することをお勧めする. 本授業では,山梨大学 e-Learning システム(Moodle)を使用する. http://moodle.yamanashi.ac.jp/ |