コンピューターエンジニア

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コンピューターエンジニア
職業
名前コンピューターエンジニア
職業タイプ
エンジニアリング
活動部門
情報技術、技術産業、工学産業
専門ハードウェアエンジニアリング、ソフトウェアエンジニアリング、ソフトウェアプログラミング、ロボット工学、ネットワーキング
説明
コンピテンシー技術知識、ハードウェア設計、ソフトウェア設計

雇用分野
科学、技術、工学、産業、コンピューター、探査

コンピュータ工学CoEまたはCpE)は、コンピュータのハードウェアソフトウェアの開発に必要なコンピュータサイエンス電子工学のいくつかの分野を統合する電気工学の一分野です。[1]コンピュータエンジニアは通常、ソフトウェアエンジニアリングや電子エンジニアリングだけでなく、電子エンジニアリング、ソフトウェアデザイン、ハードウェアとソフトウェアの統合に関するトレーニングを受けています。コンピューターエンジニアは、個々のマイクロコントローラーの設計から、コンピューティングの多くのハードウェアおよびソフトウェアの側面に関与しています。 マイクロプロセッサパーソナルコンピュータスーパーコンピュータ回路設計へ。この工学分野は、コンピュータシステム自体がどのように機能するかだけでなく、コンピュータシステムが全体像にどのように統合されるかに焦点を当てています。[2]

コンピュータエンジニアが関与する通常のタスクには、組み込みマイクロコントローラ用のソフトウェアファームウェアの作成、 VLSIチップの設計、アナログセンサー設計、ミックスドシグナル回路基板の設計、およびオペレーティングシステムの設計が含まれます。コンピュータエンジニアは、ロボット工学の研究にも適しています。ロボット工学の研究では、デジタルシステムを使用して、モーター通信センサーなどの電気システムを制御および監視します

多くの高等教育機関では、コンピュータエンジニアリングの学生は、コンピュータの設計と応用に使用される知識の全幅が学部の学位の範囲を超えているため、3年生と4年生の詳細な研究分野を選択できます他の教育機関では、工学部の学生がコンピュータエンジニアリングを主な焦点として宣言する前に、1年または2年の一般的なエンジニアリングを完了する必要がある場合があります。[3] [4] [5] [6]

パーソナルコンピュータで使用されるこのコンピュータのマザーボードは、コンピュータエンジニアリングの努力の結果です。

歴史

階差機関、最初の機械式コンピューター
ENIAC、最初の電子計算機。

コンピューター工学は、ジョン・ヴィンセント・アタナソフクリフォード・ベリーが物理学数学電気工学を通じて世界初の電子デジタルコンピューターの開発を始めた1939年に始まりましたジョン・ヴィンセント・アタナソフはかつてアイオワ州立大学の物理学と数学の教師であり、クリフォード・ベリーは電気工学と物理学の元卒業生でした。彼らは一緒に、完成までに5年かかったABCとしても知られるアタナソフベリーコンピューターを作成しました。[7] 元のABCは1940年代に解体されて廃棄されましたが、故発明者に敬意を表して、1997年にABCのレプリカが作成され、研究者とエンジニアのチームが4年と35万ドルをかけて構築しました。[8]

現代のパーソナルコンピュータは、半導体技術におけるいくつかのブレークスルーの後、1970年代に登場しました。これらには、1947年のベル研究所でのWilliam ShockleyJohn BardeenWalter Brattainによる最初の動作トランジスタ、 [9] Jean Hoerniによる平面プロセス[10] [11] 1959年のFairchildSemiconductorRobertNoyceによるモノリシック集積回路チップが含まれます。 [ 12]金属酸化物半導体電界効果トランジスタ (MOSFET、またはMOSトランジスタ)1959年にBellLabsでMohamedAtallaとDawonKahngによって[13] [14] [15] 、 Federico FagginMarcian HoffMasatoshi ShimaStanley MazorによるシングルチップマイクロプロセッサIntel 40041971年インテルで。 [16]

コンピュータ工学教育の歴史

米国で最初のコンピュータ工学の学位プログラムは、1971年オハイオ州クリーブランドのケースウエスタンリザーブ大学で設立されました[17] 2015年の時点で、米国には250のABET認定コンピューターエンジニアリングプログラムがありました[18]ヨーロッパでは、コンピューターエンジニアリングスクールの認定は、EQANIEネットワークのさまざまな機関によって行われます。ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアを同時に設計し、業界で使用されるすべての形式のコンピューターシステムを管理できるエンジニアの仕事の要件が高まっているため、世界中の一部の三次機関が学士号を取得しています。一般的にコンピュータ工学と呼ばれます。コンピュータ工学と電子工学の両方のプログラムでは、カリキュラムにアナログとデジタルの回路設計が含まれています。ほとんどの工学分野と同様に、コンピューターエンジニアには、数学と科学に関する十分な知識が必要です。

教育

コンピュータ工学は、一部の大学ではコンピュータサイエンスおよびエンジニアリングと呼ばれています。ほとんどのエントリーレベルのコンピューターエンジニアリングの仕事には、少なくともコンピューターエンジニアリング(またはコンピューターサイエンスとエンジニアリング)の学士号が必要です。通常、微積分代数三角法などの一連の数学と、いくつかのコンピュータサイエンスのクラスを学ぶ必要があります。[要出典]電子工学の学位を取得することもあります2つのフィールドが類似しているため、受け入れられます。ハードウェアエンジニアは一般的にコンピュータソフトウェアシステムを使用するため、コンピュータプログラミングの強力なバックグラウンドが必要です。BLSによると、「コンピュータエンジニアリング専攻は電気工学に似ていますが、カリキュラムにいくつかのコンピュータサイエンスコースが追加されています」。[19]一部の大企業や専門職は、修士号を必要とします。

コンピュータエンジニアが技術の急速な進歩に遅れずについていくことも重要です。したがって、多くの人がキャリアを通じて学び続けています。これは、特に新しいスキルを習得したり、既存のスキルを向上させたりする場合に役立ちます。たとえば、バグを修正するための相対的なコストがソフトウェア開発サイクルに沿ってさらに増加するにつれて、プロセスのできるだけ早い段階で、特にリリース前に、高品質のコードの開発とテストに起因する大幅なコスト削減が可能になります。[20]

職業:コンピューターエンジニア

コンピュータ工学の専門家はコンピュータエンジニアと呼ばれます。

タイトル プレフィックス サフィックス 要件
コンピューターエンジニア Engr。 CpE コンピュータ工学の学位を取得

教育機関:教育機関(大学など)

認定コンピューターエンジニア Engr。 CCpE コンピュータ工学の認定試験に合格

機関:民間機関(コンピュータ工学組織や民間企業など)

登録済みのコンピューターエンジニア Engr。 RCpE コンピュータ工学の免許試験に合格

機関:公的機関(国の規制委員会など)

プロのコンピューターエンジニア Engr。 PCpE コンピュータ工学または実務経験の専門試験に合格

機関:公立または私立の機関

*地域や国によって異なる場合があります。

アプリケーションと実践

コンピュータ工学には、ハードウェアとソフトウェアの2つの主要な焦点があります。

コンピュータハードウェア工学

BLS 、コンピューターハードウェアエンジニアのJob Outlookの雇用によると、コンピューターハードウェアエンジニアリングの2019年から2029年までの10年間の予想成長率は、推定2%で、合計71,100人の仕事でした。(他の職業と比較した場合、彼ら自身の言葉で「平均より遅い」) "。[21]これは、2014年から2024年までのBLSコンピュータハードウェアエンジニアリングの見積もりである3%の減少であり、合計77,700の仕事です。" [21]および2012年から2022年のBLS見積もり[21]7%からさらに低下し、BLS 2010から2020年の見積もり[21]の9%からさらに低下しています電子およびコンピュータ工学(ECE)に、多くのサブカテゴリに分けられています。最も重要な[要出典]は組み込みシステムの設計です。[19]

コンピュータソフトウェア工学

米国労働統計局(BLS)によると、「コンピューターアプリケーションソフトウェアエンジニアとコンピューターシステムソフトウェアエンジニアは、平均よりも速い職業の1つになると予測されています」コンピューターソフトウェアエンジニアリングの2014年時点での10年間の成長は推定値でした。その同じ年には17%で、合計1,114,000の仕事がありました。[22]これは、ソフトウェア開発者の2012年から2022年のBLS見積もりである22%から減少しています。[23] [22]そして、2010年から2020年までのBLS推定値の30%からさらに下がっています。[24]さらに、サイバーセキュリティに対する懸念の高まりにより、コンピュータソフトウェアエンジニアリングはすべての分野の平均増加率を上回っています。ただし、一部の作業は海外に委託します。[25]このため、米国のコンピューターソフトウェアエンジニアに行くはずだった仕事が代わりにインドなどの国のコンピューターソフトウェアエンジニアに行くので、仕事の成長は過去10年間ほど速くはありません。[26]さらに、コンピュータープログラマーのためのBLS Job Outlook、2014–24は-8%(彼らの言葉では減少)[26]であり、Job Outlook、2019-29 -9%(減少)[27]コンピュータアプリケーション開発者ではないコンピュータ(つまり組み込みシステム)をプログラムする人のために。[28] [29]さらに、ソフトウェア分野の女性は、他の工学分野よりもさらに急速に衰退しています。[30]

コンピュータ工学のライセンスと実践

コンピュータエンジニアリングは通常、大規模な製品開発会社内で実施されており、そのような慣行はライセンスの対象とならない場合があります。[31] [32]ただし、コンピュータエンジニアリングを宣伝する独立したコンサルタントは、他の形式のエンジニアリングと同様に、適切なライセンスを取得した人だけに専門的なエンジニアの業務を 制限する州法の対象となる場合があります。[33] [34] 工学と測量のための全国評議会(NCEES)は、2003年に 最初にコンピュータ工学のための工学試験の原則と実践を提供しました[35] 。

専門分野

コンピュータ工学の分野には多くの専門分野があります。

プロセッサ設計

プロセッサの設計プロセスには、命令セットと特定の実行パラダイム(VLIWやRISCなど)の選択が含まれ、VHDLやVerilogなどで説明されるマイクロアーキテクチャが実現します。CPUの設計は、次のコンポーネントの設計に分けられます。データパス(ALUやパイプラインなど)、制御ユニット:データパスを制御するロジック、レジスタファイルなどのメモリコンポーネント、キャッシュ、クロックドライバなどのクロック回路、PLL、クロック分配ネットワーク、パッドトランシーバ回路、ロジックを実装するために使用されるロジックゲートセルライブラリ。

コーディング、暗号化、および情報保護

Cプログラミング言語で書かれたソースコード。

コンピュータエンジニアは、コーディング、暗号化、および情報保護に取り組み、デジタル画像や音楽、断片化、著作権侵害、その他の形式の改ざんなど、さまざまな情報を保護するための新しい方法を開発しています。例としては、無線通信、マルチアンテナシステム、光伝送、電子透かしなどがあります。[36]

通信と無線ネットワーク

通信および無線ネットワーク、通信システムおよびネットワーク(特に無線ネットワーク)の進歩、変調およびエラー制御コーディング、および情報理論に焦点を当てているもの。高速ネットワークの設計、干渉の抑制と変調、フォールトトレラントシステムの設計と分析、およびストレージと伝送のスキームはすべて、この専門分野の一部です。[36]

コンパイラとオペレーティングシステム

この専門分野は、コンパイラオペレーティングシステムの設計と開発に焦点を当てています。この分野のエンジニアは、品質を保証するために、新しいオペレーティングシステムアーキテクチャ、プログラム分析手法、および新しい手法を開発します。この分野での作業の例には、リンク後のコード変換アルゴリズムの開発や新しいオペレーティングシステムの開発が含まれます。[36]

計算科学と工学

計算科学と工学は比較的新しい分野です。Sloan Career Cornerstone Centerによると、この分野で働く個人は、「計算手法は、工学、物理学、社会科学における複雑な数学的問題を定式化して解決するために適用されます。例としては、航空機の設計、半導体ウェーハ上のナノメートルフィーチャのプラズマ処理などがあります。 、VLSI回路設計、レーダー検出システム、生物学的チャネルを介したイオン輸送など」。[36]

コンピュータネットワーク、モバイルコンピューティング、分散システム

この専門分野では、エンジニアはコンピューティング、通信、および情報アクセスのための統合環境を構築します。例としては、共有チャネルワイヤレスネットワーク、さまざまなシステムでの適応型リソース管理、モバイルおよびATM環境でのサービス品質の向上などがあります。他のいくつかの例には、ワイヤレスネットワークシステムおよびファストイーサネットクラスター有線システムでの作業が含まれます。[36]

コンピュータシステム:アーキテクチャ、並列処理、および信頼性

コンピューターのCPUの例。

コンピュータシステムで働くエンジニアは、信頼性が高く、安全で、高性能のコンピュータシステムを可能にする研究プロジェクトに取り組んでいます。このフィールドには、マルチスレッドや並列処理用のプロセッサの設計などのプロジェクトが含まれます。この分野でのその他の作業例には、コンピューターシステムにパフォーマンスを追加する新しい理論、アルゴリズム、およびその他のツールの開発が含まれます。[36]

コンピュータアーキテクチャには、CPU設計キャッシュ階層レイアウト、メモリ編成、および負荷分散が含まれます。

コンピュータビジョンとロボット工学

ヒューマノイドロボットの例。

この専門分野では、コンピューターエンジニアは、環境、環境の表現、および環境の操作を感知するための視覚的感知技術の開発に焦点を当てています。収集された3次元情報は、さまざまなタスクを実行するために実装されます。これらには、改良された人間のモデリング、画像通信、人間とコンピューターのインターフェース、および用途の広いビジョンセンサーを備えた専用カメラなどのデバイスが含まれます。[36]

組み込みシステム

組み込みシステムを使用するデバイスの例。

この分野で働く個人は、システムの速度、信頼性、およびパフォーマンスを向上させるための技術を設計します。組み込みシステムは、小型のFMラジオからスペースシャトルまで、多くのデバイスに搭載されています。Sloan Cornerstone Career Centerによると、組み込みシステムの継続的な開発には、「捜索救助を行うための自動化された車両と機器、自動化された輸送システム、宇宙の機器を修理するための人間とロボットの調整」が含まれます。[36] 2018年現在、コンピューターに組み込まれたコンピューターエンジニアリングの専門分野には、システムオンチップ設計、エッジコンピューティングのアーキテクチャ、モノのインターネットが含まれます。

集積回路、VLSI設計、テスト、CAD

このコンピュータ工学の専門分野には、電子工学と電気システムに関する十分な知識が必要です。この分野で働くエンジニアは、次世代の超大規模集積(VLSI)回路およびマイクロシステムの速度、信頼性、およびエネルギー効率の向上に取り組んでいます。この専門分野の例は、VLSIアルゴリズムとアーキテクチャの消費電力を削減するために行われた作業です。[36]

信号、画像、音声処理

この分野のコンピューターエンジニアは、音声認識と合成、医学的および科学的イメージング、または通信システムを含む、人間とコンピューターの相互作用の改善を開発します。この分野の他の仕事には、人間の顔の特徴の認識などのコンピュータビジョンの開発が含まれます[36]

量子コンピューティング

も参照してください

関連フィールド

アソシエーション

参考文献

  1. ^ IEEE Computer Society ; ACM(2004年12月12日)。Computer Engineering 2004:コンピュータ工学の学部課程プログラムのカリキュラムガイドライン (PDF)p。iii 2012年12月17日取得コンピュータシステム工学は、伝統的に電子工学(EE)とコンピュータサイエンス(CS)の両方の組み合わせと見なされてきました。
  2. ^ トリニティカレッジダブリン。「コンピュータシステム工学とは」2006年4月21日取得、「コンピュータエンジニアは、コンピュータシステム自体がどのように機能するかだけでなく、それらが全体像にどのように統合されるかを理解する必要があります。車について考えてみましょう。現代の車には、エンジンのタイミング、ブレーキ、エアバッグこのような車を設計および実装できるようにするには、コンピューターエンジニアは、これらのさまざまなサブシステムすべてとそれらがどのように相互作用するかについて、幅広い理論的理解が必要です。
  3. ^ 「ChangingMajors @ Clemson」クレムソン大学2011年9月20日取得
  4. ^ 「工学部専攻の宣言」アーカンソー大学。2014年10月12日にオリジナルからアーカイブされました2011年9月20日取得
  5. ^ 「学位の要件」カーネギーメロン大学2011年9月20日取得
  6. ^ 「ProgramasdeMaterias」(スペイン語)。UniversidadCatólicaアルゼンチン。
  7. ^ 「ジョンヴィンセントアタナソフ-コンピュータの父」www.columbia.edu 2017年12月5日取得
  8. ^ 「コンピュータ歴史博物館に行く最初の電子デジタルコンピュータのアイオワ州のレプリカ-ニュースサービス-アイオワ州立大学」www.news.iastate.edu 2017年12月5日取得
  9. ^ 「1947年:点接触トランジスタの発明」シリコンエンジンコンピュータ歴史博物館2019年10月9日取得
  10. ^ Lojek、Bo(2007)。半導体工学の歴史シュプリンガーサイエンス&ビジネスメディアpp。120&321–323。ISBN 9783540342588
  11. ^ Bassett、Ross Knox(2007)。デジタル時代へ:研究所、新興企業、そしてMOSテクノロジーの台頭ジョンズホプキンス大学出版局p。46. ISBN 9780801886393
  12. ^ Saxena、Arjun N.(2009)。集積回路の発明:語られていない重要な事実世界科学p。140. ISBN 9789812814456
  13. ^ 「1960年-金属酸化物半導体(MOS)トランジスタのデモンストレーション」シリコンエンジンコンピュータ歴史博物館
  14. ^ 「トランジスタを発明したのは誰ですか?」コンピュータ歴史博物館2013年12月4日2019年7月20日取得
  15. ^ 「MOSトランジスタの勝利」YouTubeコンピュータ歴史博物館2010年8月6日。2021年12月11日のオリジナルからアーカイブ2019年7月21日取得
  16. ^ 「1971:マイクロプロセッサはCPU機能を単一のチップに統合します」コンピュータ歴史博物館2019年7月22日取得
  17. ^ 「歴史」Engineering.case.edu工学のケーススクール。2017年1月5日。
  18. ^ 「ABET認定プログラムを探す| ABET」main.abet.org 2015年11月29日取得
  19. ^ ab 「コンピュータハード ウェアエンジニア」労働統計局。2014年1月8日2012年7月20日取得
  20. ^ 「Feabhas_Infographic_FINAL」(PDF)feabhasFeabhas。
  21. ^ a b c d 「コンピュータハードウェアエンジニア:職業展望ハンドブック」米国労働統計局。
  22. ^ a b 「ソフトウェア開発者:職業展望ハンドブック」米国労働統計局。
  23. ^ 「コンピュータソフトウェアエンジニア」労働統計局。2010年3月19日。2013年7月26日のオリジナルからアーカイブ2012年7月20日取得
  24. ^ 「ソフトウェア開発者」労働統計局。2014年1月8日2012年7月21日取得
  25. ^ 「テクノロジー企業はあなたにアメリカにはスキルのギャップがあると信じてほしい」Bloomberg.com2020年8月4日。
  26. ^ a b 「コンピュータープログラマー:職業展望ハンドブック」米国労働統計局。
  27. ^ 「コンピュータプログラマー:職業展望ハンドブック::米国労働統計局」www.bls.gov
  28. ^ 「出版物によるアーカイブ:数を超えて:米国労働統計局」www.bls.gov
  29. ^ 「間もなく絶滅する組み込みソフトウェアエンジニア」designnews.com2018年5月10日。
  30. ^ 「hpの開発者ポータル| HP International Women's Week:1980年代以降コンピュータサイエンスの女性が減少」developers.hp.com
  31. ^ 「一般法のセクション-ノースカロライナ州議会」www.ncleg.gov
  32. ^ 「GS89C-3」www.ncleg.gov
  33. ^ "§89C-23"www.ncleg.gov
  34. ^ 「コンピュータエンジニアおよびソフトウェアエンジニアのための専門的な免許」IEEE-USAInSight 2020年1月6日取得
  35. ^ PE電気およびコンピューター試験、[NCEES ]
  36. ^ a b c d e f g h i j 「コンピュータエンジニアリングの概要」(PDF)スローンキャリアコーナーストーンセンター。2012年9月16日にオリジナル(PDF)からアーカイブされました2012年7月20日取得

外部リンク