授業科目

情報科学実験
Laboratory Work in Information Science 

担当者

教授   後藤 智範
後 木3-木4-木5
教授   永松 礼夫
後 木3-木4-木5

単位

3

到達目標

教育の目的・目標
実際に手を動かして回路やプログラムを作成することで、情報科学の基本スキルを身につける。
〔ハードウェア〕実習装置を用いたディジタル論理回路の設計・製作を通じて論理回路について深い理解と応用力をつけることを目的とする。
〔ソフトウエア〕受講者各自が、プログラムを作成し結果を入念に検討することにより、アルゴリズムおよびその実装の仕方についてより深く理解することを目的とする。

学習の教育目標
〔ハードウェア〕組み合わせ論理回路と同期式論理回路について基本素子と、それらを用いた設計を学ぶ。
〔ソフトウエア〕
(1) アルゴリズムの理解
 ・当該アルゴリズムそのものの理解するだけでなく、
 ・他のアルゴリズムと対比することにより、相違点/類似点、利点/欠点を理解する
  ことを主眼としています。
(2) アルゴリズムの実装技術の習得
 ・実際に作成することによりアルゴリズムそのものを理解することを意図しています。
 ・   同上、      実装の困難さ、問題点を理解することを意図しています。
 ・計算量、実行時間を測定し、結果を対比することで、受講者自身がプログラムの妥当
  性を確認することを期待しています。
 ・自分自身で考えることを養うことを意図しています。

到達目標
〔ハードウェア〕計算機の基本動作を理解し、それを構成する基礎となるディジタル論理回路の働きを身に付けることを目的とする。
〔ソフトウェア〕汎用データ処理における集合型データ(「辞書」とよぶ)、すなわち配列・列構造、リスト・木構造に関する基本アルゴリズムの実装技術の習得を目的とする。

授業内容

本実験は「ハードウェア実験」と「ソフトウェア実験」の2つのパートから構成されている。単位を取得するには両方のパートの実験を行なってレポートを提出しなければならない。第1週の授業日には、実験前に30分程度のガイダンスを行なう。

授業計画

後期最初の木曜日は、まずガイダンスを行い、引き続いて各自に割り当てられたテーマで初回の実験を行う。
全14週の実験で、「ハードウェア実験」と「ソフトウェア実験」の2つのパートのそれぞれを7回ずつ行う。
[ハードウェア実験]
  第1回 ロジック回路1 ~ 組み合わせ回路
  第2回 ロジック回路2 ~ フリップフロップ・カウンタ
  第3回 ロジック回路3 ~ シフトレジスタ
  第4回 順序回路1
  第5回 順序回路2
  第6回 論理素子の特性と応用
  第7回 順序回路による掛け算
[ソフトウェア実験]
  第1回 ハッシュ法Ⅰ:ハッシュ法の概念、開放番地法
  第2回 ハッシュ法Ⅱ:連鎖法-連合連鎖法、分離連鎖法
  第3回 木構造Ⅳ:平衡性の概念、AVL木の特徴と操作関数
  第4回 木構造Ⅴ:B木の特徴と操作関数のアルゴリズム
  第5回 グラフⅢ:連結グラフ、縦型探索アルゴリズム
  第6回 グラフⅣ:横型探索アルゴリズム
  第7回 演習課題レポート解説、試験
(ローマ数字は講義「アルゴリズム論Ⅰからの連続した(発展した)内容であることを示す」)

授業運営

授業前にグループ分けを行ない掲示する。受講者はA、Bの2グループに分かれ、下記のスケジュールで行う。再履修や他学科からの履修者は事前に履修予定を申し出る(詳細は掲示)こと。
            前半      後半
 Aグループ  ハードウェア  ソフトウェア
 Bグループ  ソフトウェア  ハードウェア
 実習は木元助手と南雲助手が担当する。

【ハードウェア実験】
  毎回最初に実験についての説明を行う。実験は原則として2名1組で行う。ただし、第6~7回目は4人1組で行う。レポートは各自1通ずつ作成する。各回の実験では演習課題とレポート課題が出される。演習課題は実験日当日の授業終了時に、レポートは実験日の一週間後の昼休み終了までに提出する。毎回の実験のレポートを必ず提出すること。提出が遅延したり未提出のレポートがある場合は合格は難しい。
実験に欠席した場合もテキストに掲載された演習問題に関するレポートを提出すること。

【ソフトウェア実験】
  配付テキストに基づき<授業計画>に挙げた内容を詳細に説明する(各アルゴリズムについてはほとんどがCソースコードが掲載されている)。毎回、プログラムを作成するレポートを課す。

評価方法

 ハードウェア実験とソフトウェア実験の各パートについて、提出されたレポートに基づきそれぞれ独立に評価する。科目の評点は、それぞれの評価結果に基づき総合的に判定する。
 ハードウェア実験のパートでは計7回の実験があるが、一度でも理由の届出のない欠席があったり、レポート未提出の回がある場合、不合格となる。欠席した回がある場合に論理回路に関しての補足的な演習課題に関するレポートを提出すること。

オフィスアワー

永松:水曜日2時限・場所:2-120-1室・会議日を除く。
後藤:月曜日14:00~17:00 および 火曜日13:30~17:00 場所:2-205室
なお質問・相談にはメールで随時対応する。

使用書

〔ハードウェア〕情報科学科『ハードウエア実験』(学科作成のオリジナル・テキスト、第1回目の実験日に配付)2010年
〔ソフトウェア〕1週間前までに、自作テキストがPDFファイルとして下記ホームページの該当フレームに掲載される。http://angelos.info.kanagawau.ac.jp/tgl/index.html 各自、講義の前までにprinter出力すること(printer出力の方法もホームページに掲載してある)。

参考書

R.Sedgewick『アルゴリズム第1巻 基礎・整列』[近代科学社]
R.Sedgewick『アルゴリズム第2巻 探索・文字列・計算幾何』[近代科学社]
David Money Harris、Sarah L. Harris『ディジタル回路設計とコンピュータアーキテクチャ』[翔泳社]2009

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