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コンソールパネルを持つコンピュータ教育用マイコン

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コンソールパネルを持つコンピュータ教育用マイコン
コンソールパネルを持つコンピュータ教育用マイコン
A VHS Videocassette Seized Computer System with Console Panel for Computer Education
重村 哲至
Tetsuji Shigemura
山田 健仁
新田 貴之
力 規晃
Takehito Yamada
Takayuki Nitta
Noriaki Chikara
原田 徳彦
守川 和夫
Norihiko Harada
Kazuo Morikawa
奥本 幸
Miyuki Okumoto
徳山工業高等専門学校 情報電子工学科
Department of Computer Science & Electronic Engineering,Tokuyama College of Technology
1. はじめに
高等専門学校(以下高専)の様に中学校を卒業したばか
りの学生を対象として,コンピュータの原理まで踏み込ん
だ基礎コンピュータ教育を実施するには,単純な構成を有
するコンピュータ実機での教育が有効であると考えられる
1)
。特に,初期のオフィスコンピュータの様にコンソール
パネルと2進数表示ランプだけのコンピュータでその動作
原 理 を 学 習 す る こ と は , 後 修 科 目 で Unix マ シ ン や
Windows マシンのように高度に仮想化されたパーソナルコ
ンピュータ上で,プログラミングを習得する際にその学習
効果に大きく貢献するものと考えられる。
本稿では,基礎コンピュータ学習をサポートするための
コンピュータ教育に適したコンピュータ(以下マイコン)
を開発したので,そのシステム構成と授業適用例について
報告する。
2. マイコンの概要
本マイコンの外観を写真に示す。このマイコンは以下の
ような主要な特徴を有している。
(1) コンソールパネル:マイコン本体のプリント基板の右
半分にコンソールパネルを装備している。
(2) 携帯性重視:学生が自宅でも実習ができるよう携帯性
を重視した。VHS ビデオカセットケースに収納して持ち歩
くことが可能である。
(3) アドレス,データが 8 ビット構成:コンソールパネル
が大きくなりすぎないように,アドレスもデータも 8 ビッ
トの構成とした。メモリ空間が小さい感があるが,低学年
のコンピュータ教育でアセンブラプログラミングの演習課
題を行うには十分である。
(4) シリアル入出力インタフェース:RS-232C に準拠した
シリアル入出力インタフェースを持っており,パソコンと
接続することにより文字入出力が可能である。
(5) スピーカ:パラレルポートに接続された圧電スピーカ
により音を出力することができる。これは学生にマシンス
テートを意識させるための演習をさせるのに都合が良い。
(6) 割り込み機能:機械語の基本的な演習ができるだけで
はなく,割り込みを用いた入出力の演習が可能である。
(7) IPL 機能:ROM に予め格納された IPL プログラムを用
いて,シリアル入出力インタフェースからプログラムをダ
ウンロードする機能を持っている。
(8) FPGA 学習ボード機能:本マイコンの核になっている
FPGA には自分の設計した回路がダウンロード可能である。
ボード上のジャンパーを変更することにより,JTAG コネク
タから FPGA の設計データがダウンロードできる状態にな
る。本機は FPGA の学習ボードとしても使用できる。
3. 授業適用例
表に高専1年次(16 歳)のカリキュラム例を示す
授業項目
回数
ガイダンス
1
情報の表現(2進数,ビット,文字等)
3
論理演算(演算と論理素子)
2
マイコンの組み立て(ハンダ付け)
5
マイコンの操作
1
マイコンの構成(レジスタ,メモリ)
2
試験
1
プログラミング(ハンドアセンブル)
1
転送命令
1
加減算命令
1
分岐命令
1
フラグと条件分岐
1
繰り返し処理
2
論理演算命令
2
アドレッシングモード
1
入出力
4
試験
1
4. まとめ
本システムを授業に適用して 2 年経つ。機械語学習やコ
ンピュータアーキテクチャの基礎知識の習得に効果を挙げ
てきていると見受けられる。今後は,後修科目を学習する
際の影響について調査する。
参考文献
1)中西正和:機械語プログラミング教育の必要性と実習
用コンピュータの製作,bit Vol.25 No.8-9 (1993)
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