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プログラムの仕組み -アセンブラ言語によるプログラミングを通してハードウェアと親しくなる-

単位数	ナンバリングコード
2	DIF206


	教員名	中島　潤
	専門	情報通信
	出身校等	北海学園大学大学院経営学研究科　博士課程単位取得退学博士（経営）
	現職	北海道情報大学　経営情報学部　教授

授業形態
前期印刷授業・後期印刷授業

授業範囲
教科書の内容すべて

試験範囲
授業範囲すべて（持ち込み許可物）自筆ノート（印刷物の貼付不可）

科目の概要
本科目の目的は、コンピュータのハードウェアがプログラムを実行する仕組みを理解することである。今日、プログラムは、さまざまな高水準のプログラミング言語で記述されているが、ハードウェアが解釈して実行できるのは、機械語で記述されたプログラムだけである。したがって、機械語のプログラムとは、どのようなものなのか、どのようなメカニズムで実行されるのかを理解する必要がある。機械語は、0と1の並びでしかないので、人間が直観的に理解するのは難しい。そこで、機械語と1対1に対応し、機械語よりも理解しやすいアセンブラ言語を通じて、プログラムの仕組みを学習する。

科目の概要

　本科目の目的は、コンピュータのハードウェアがプログラムを実行する仕組みを理解することである。今日、プログラムは、さまざまな高水準のプログラミング言語で記述されているが、ハードウェアが解釈して実行できるのは、機械語で記述されたプログラムだけである。したがって、機械語のプログラムとは、どのようなものなのか、どのようなメカニズムで実行されるのかを理解する必要がある。機械語は、0と1の並びでしかないので、人間が直観的に理解するのは難しい。そこで、機械語と1対1に対応し、機械語よりも理解しやすいアセンブラ言語を通じて、プログラムの仕組みを学習する。

授業における学修の到達目標
プログラムが動作する仕組みを理解することで、簡単な処理をCASLIIで記述できるようになるので、本科目では、教科書にしたがってCASLIIの学習を進めながら、（教科書に掲載されているレベルの）簡単な処理をCASLIIで記述できるようになることを目標とする。ただし、ある程度の規模の実用性のある複雑な処理をCASLIIで記述できるようになること、すなわち、実践的なプログラミングの能力の向上は目標としない。

授業における学修の到達目標

　プログラムが動作する仕組みを理解することで、簡単な処理をCASLIIで記述できるようになるので、本科目では、教科書にしたがってCASLIIの学習を進めながら、（教科書に掲載されているレベルの）簡単な処理をCASLIIで記述できるようになることを目標とする。ただし、ある程度の規模の実用性のある複雑な処理をCASLIIで記述できるようになること、すなわち、実践的なプログラミングの能力の向上は目標としない。

講義の方針・計画
教育用のアセンブラ言語CASLIIによるプログラミングを通して、プログラムの仕組みを学習するので、学習にあたっては、CASLIIのシミュレータソフトを使って、実際にプログラミング演習を行うことが不可欠である。第1回：アセンブラ言語CASLIIとCOMETIIの概要第2回：COMETIIの仕組み第3回：プログラムの開始と終了（START, END），データの定義と領域の確保（DC, DS）第4回：メモリと汎用レジスタ間の移動（LD, ST）第5回：汎用レジスタ間のデータ移動（LD），汎用レジスタへの初期値設定，指標レジスタの変更（LAD）第6回：加減算に使う命令（ADDA, SUBA, ADDL, SUBL）第7回：ビット処理（AND, OR, XOR）第8回：比較と分岐（CPX, JXX），シフト演算（SXY）第9回：データの入出力（IN, OUT）第10回：サブルーチンを使う（CALL, RET, PUSH, POP）第11回：アドレスによるパラメタの受け渡し，サブルーチン側で使うマクロ命令（RPUSH, RPOP），　　　　その他の命令（SVC, NOP）第12回：CASLIIによるプログラミング（四則演算，最大公約数を求める）第13回：CASLIIによるプログラミング（表の中の最大値と最小値を求める，表の中の数値を並べ替える）第14回：CASLIIによるプログラミング（表探索，うるう年の判定）第15回：CASLIIによるプログラミング（入力文字の操作，ヒストグラムの出力，再帰的サブルーチン）

講義の方針・計画

　教育用のアセンブラ言語CASLIIによるプログラミングを通して、プログラムの仕組みを学習するので、学習にあたっては、CASLIIのシミュレータソフトを使って、実際にプログラミング演習を行うことが不可欠である。

第1回：アセンブラ言語CASLIIとCOMETIIの概要
第2回：COMETIIの仕組み
第3回：プログラムの開始と終了（START, END），データの定義と領域の確保（DC, DS）
第4回：メモリと汎用レジスタ間の移動（LD, ST）
第5回：汎用レジスタ間のデータ移動（LD），汎用レジスタへの初期値設定，指標レジスタの変更（LAD）
第6回：加減算に使う命令（ADDA, SUBA, ADDL, SUBL）
第7回：ビット処理（AND, OR, XOR）
第8回：比較と分岐（CPX, JXX），シフト演算（SXY）
第9回：データの入出力（IN, OUT）
第10回：サブルーチンを使う（CALL, RET, PUSH, POP）
第11回：アドレスによるパラメタの受け渡し，サブルーチン側で使うマクロ命令（RPUSH, RPOP），
　　　　その他の命令（SVC, NOP）
第12回：CASLIIによるプログラミング（四則演算，最大公約数を求める）
第13回：CASLIIによるプログラミング（表の中の最大値と最小値を求める，表の中の数値を並べ替える）
第14回：CASLIIによるプログラミング（表探索，うるう年の判定）
第15回：CASLIIによるプログラミング（入力文字の操作，ヒストグラムの出力，再帰的サブルーチン）

準備学習
印刷授業は、教科書や学習用プリントなどを基に自学自習で学習を進めますが、授業範囲の内容の他に、教科書の内容全体を2単位で90時間かけて学習することを目安としています。わからない用語や内容は、参考文献等で検索することが準備学習として必要になります。

課題(試験やレポート等)に対するフィードバック方法
印刷授業は、提出されたレポートについて講評を付与して返却する。

成績評価の方法およびその基準
試験：100％

教科書
書　名：図解CASLIIによるプログラムの作り方（第2版）著者名：澤田晃発行所：共立出版 ISBN：9784320120310

参考書
なし

その他
アセンブラ言語は、C言語やJava言語など、高水準言語でのプログラミングの経験を積んだ技術者にとっても、難解な言語です。コンピュータの歴史から見ても、あまりに難解でどうしようもないので、高水準言語が開発されたのです。このことをよく認識しておいてください。本科目の内容を理解するためには、プログラミングの実習が極めて有効です。従って、CASLIIのシミュレータソフトを使って、プログラムを作成し、実行してみてください。アセンブラ言語によるプログラミングには、将棋や碁などのゲームに通じる面白さがあります。これらのゲームは、予めルールや定石をマスターしていないと楽しめませんが、それと同じように、アセンブラ言語も、基本的な規則や使い方を理解していないと、そのパズル的な面白さを堪能することができません。日頃から物事をきちんと論理的に考える習慣がついていないと、アセンブラ言語の学習は、かなり辛いものになると予想されます。

その他

　アセンブラ言語は、C言語やJava言語など、高水準言語でのプログラミングの経験を積んだ技術者にとっても、難解な言語です。コンピュータの歴史から見ても、あまりに難解でどうしようもないので、高水準言語が開発されたのです。このことをよく認識しておいてください。本科目の内容を理解するためには、プログラミングの実習が極めて有効です。従って、CASLIIのシミュレータソフトを使って、プログラムを作成し、実行してみてください。アセンブラ言語によるプログラミングには、将棋や碁などのゲームに通じる面白さがあります。これらのゲームは、予めルールや定石をマスターしていないと楽しめませんが、それと同じように、アセンブラ言語も、基本的な規則や使い方を理解していないと、そのパズル的な面白さを堪能することができません。日頃から物事をきちんと論理的に考える習慣がついていないと、アセンブラ言語の学習は、かなり辛いものになると予想されます。

試験期間
シラバス検索画面トップページ（https://syllabus-tsushin.do-johodai.ac.jp/）下部の「2022科目試験時間割」を参照

学習プリント
あり

教職科目
情報５の１（選択）

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