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)