計算機工学とは？わかりやすく解説

計算機工学（けいさんきこうがく）あるいはコンピュータ工学^[1]^[2]^[3]（コンピュータこうがく、英: Computer Engineering）は、現代のコンピュータシステムとコンピュータ制御機器に使用されているソフトウェアとハードウェアの要素の設計、組み立て、実装および維持する科学および技術を扱う分野である^{[注釈 1]}^[1]。

概説

計算機科学と、電子工学などのコンピュータの実現に必要となる工学分野を組み合わせた学問分野である。たとえば、コンピュータの設計者は、ハードウェアやソフトウェアについての科学やそれらの統合に関しての他に、ある程度の電子工学などの知識を必要とする（さらには冷却などについても考える必要があるかもしれない）。従って、電子工学の中でも、いわゆる「弱電」を主とし、電気工学寄りな部分（いわゆる「強電」）や物理学的側面には、一般には重きを置かない（たとえばスーパーコンピューティングのための高速素子の研究など、例外もある）。計算機工学の中心はコンピュータの設計に関する部分であり、マイクロプロセッサからスーパーコンピュータまでの回路設計やシステム設計を含む。また、それだけでなくコンピュータシステムを様々なシステムに組み込む（組込みシステム）ことも計算機工学の一部である。例えば、自動車にはコンピュータやデジタル機器がいくつも搭載されている^[4]。

計算機工学に含まれるタスクとして、リアルタイムマイクロコントローラ向けの組込みソフトウェア開発、VLSIチップ設計、アナログセンサー関連、プリント基板設計、オペレーティングシステム設計などがある。ロボットはコンピュータと様々な電気的システムを活用するため、計算機工学者がロボット工学を研究することも多い。

学問としての位置づけ

歴史

アメリカで最初のコンピュータ工学の学科が設立されたのはケース・ウェスタン・リザーブ大学である（1971年）。2004年10月現在、アメリカ国内でコンピュータ工学のカリキュラムとして認められているところは170箇所である^[5]。

他の学問領域との関係

以下に見られる列挙からも分かる通り、コンピュータ科学ないし情報学のいくつかの分野とほぼ一致する。そのため、コンピュータ科学（ないし情報学）の1領域という扱いがされる場合も多い。なお、MITやバークレイなどこの分野で世界的に著名な大学のいくつかで、EECSとして電気電子工学とコンピュータ科学が密接な扱いとされている学科編成のことがある。日本の大学でも電子工学とコンピュータ科学に関する学科が一緒の場合もいくつか見られる（工学部であるため「〜工学科」という名前としなければならないためか、「コンピュータ科学」が名前に含まれないことも多い）。

各種コンピュータシステムを設計できる技術者は産業界でも需要があったため、世界的にも計算機工学の学士号を与える教育機関が増えた。計算機工学でも電子工学でも、カリキュラムにはデジタル回路設計とアナログ回路設計が含まれている。研究室や講座レベルで「計算機工学研究室」や「計算機工学講座」を名乗る場合や、専攻課程として「計算工学専攻」とされている場合もある。

（工学分野でも数学や科学の知識を身につけるのは当然ではあるが）計算機工学に特に関わる領域として以下のものがある^[6]:

電子工学と計算機工学の領域には、オーバーラップする部分も多い。

脚注

注釈

^ 「Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering」 (略称 CE2004) での定義。

出典

^ ^a ^b 情報処理学会「コンピュータ工学の知識体系」
^ 岡山理科大学「コンピュータ工学」
^ 岩手県立大学「コンピュータ工学」
^ Trinity College Dublin. “What is Computer Engineering”. 2006年4月21日閲覧。, "計算機工学はコンピュータがどう動作するかを研究するだけでなく、より大きなものにコンピュータを組み込む方法も研究する。自動車を考えてみよう。最近の自動車には様々なコンピュータシステムがエンジンのタイミング制御、ブレーキ制御、エアバッグ制御などを目的として組み込まれている。そのような自動車を設計するには、計算機工学者は自動車のシステム全体を理解し、個々のサブシステムがどう連携するかを理解しなければならない。"
^ IEEE Computer Society; ACM (2004年11月12日). Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering. pp. pg. 5 2006年4月21日閲覧。
^ IEEE Computer Society; ACM (2004年11月12日). Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering. pp. pg. 12 2006年4月21日閲覧。

外部リンク

[4] 「Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering」 (略称 CE2004) での定義。

[IPSJ-1] 情報処理学会「コンピュータ工学の知識体系」

[2] 岡山理科大学「コンピュータ工学」

[3] 岩手県立大学「コンピュータ工学」

[5] Trinity College Dublin. “What is Computer Engineering”. 2006年4月21日閲覧。, "計算機工学はコンピュータがどう動作するかを研究するだけでなく、より大きなものにコンピュータを組み込む方法も研究する。自動車を考えてみよう。最近の自動車には様々なコンピュータシステムがエンジンのタイミング制御、ブレーキ制御、エアバッグ制御などを目的として組み込まれている。そのような自動車を設計するには、計算機工学者は自動車のシステム全体を理解し、個々のサブシステムがどう連携するかを理解しなければならない。"

[6] IEEE Computer Society; ACM (2004年11月12日). Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering. pp. pg. 5 2006年4月21日閲覧。

[7] IEEE Computer Society; ACM (2004年11月12日). Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering. pp. pg. 12 2006年4月21日閲覧。

[1]

[2]

[3]

[注釈 1]

[4]

[5]

[6]

表話編歴工学・エンジニアリング分野
建設工学	測量学リモートセンシング（GIS、GPS）建築工学土木工学耐震工学地震工学地盤工学(土質力学) 基礎工学振動環境工学岩盤工学土壌汚染学、地下水汚染学河海工学河川工学海岸工学治水工学水理学水資源工学（ダム）電力土木工学鉱山学防災工学海洋土木工学水産土木工学砂防学土木材料工学舗装工学コンクリート工学構造工学橋梁工学港湾工学空港工学道路工学市民工学
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