ディジタル回路

科目基礎情報

学校 苫小牧工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 ディジタル回路
科目番号 0025 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 創造工学科(電気電子系共通科目) 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 教科書:堀桂太郎「ディジタル回路の教室」オーム社
担当教員 工藤 彰洋

到達目標

(1) 基数変換と補数が計算でき、論理式の簡単化ができる。
(2) ディジタルICにまつわる用語の意味を説明できる。
(3) 加算回路と減算回路、エンコーダとデコーダ、マルチプレクサとデマルチプレクサの回路構成と動 作を説明できる。
(4) 各種のフリップフロップとシフトレジスタの回路構成と動作を説明できる。
(5) 非同期式カウンタと同期式カウンタの回路構成と動作を説明出来る。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
基数変換と補数計算、論理式の簡単化基数変換と補数が計算でき、論理式の簡単化もできる。論理式の簡単化ができる。左記に関することができない。
ディジタルICにまつわる用語の意味ディジタルICにまつわる用語の意味が十分に説明できる。 ディジタルICにまつわる用語の意味が説明できる。左記に関することができない。
組み合わせ論理回路(加算回路と減算回路、 エンコーダとデコーダ 、マルチプレクサとデ マルチプレクサ)回路構成と動作を真理値表を用いて説明できる。回路構成と動作が説明できる。左記に関することができない。
順序回路(各種のフリップフロップとシフトレジスタ)回路構成と動作を状態遷移図を用いて説明できる。回路構成と動作が説明できる。左記に関することができない。
カウンタ回路(非同期式カウンタと同期式カウンタ)回路構成と動作を状態遷移図を用いて説明できる。回路構成と動作が説明できる。左記に関することができない。

学科の到達目標項目との関係

 Ⅰ 人間性  1 Ⅰ 人間性
 Ⅱ 実践性  2 Ⅱ 実践性
 Ⅲ 国際性  3 Ⅲ 国際性
 CP2 各系の工学的専門基盤知識,および実験・実習および演習・実技を通してその知識を社会実装に応用・実践できる力  5 CP2 各系の工学的専門基盤知識,および実験・実習および演習・実技を通してその知識を社会実装に応用・実践できる力
 CP4 他者を理解・尊重し,協働できるコミュニケーション能力と人間力  7 CP4 他者を理解・尊重し,協働できるコミュニケーション能力と人間力

教育方法等

概要:
本講義では、コンピュータアーキテクチャを構成する具体的な論理回路を取り上げ、その動作を詳説する。 前半は組み合わせ論理回路を復習を兼ねて学習し、後半は順序回路、特に種々のフリ ップフロップ回路とカウンタ回路の動作を学習する。最後に、近年のトレンドである ハードウェア記述言語の概要について学習する。
授業の進め方・方法:
本講義は講義形式を主体として進める。達成目標に関する内容の試験や課題等で達成度を評価する。定期試験60%、 課題20%、小テスト20%で成績評価する。合格点は60点である。学業成績の成績が60点未満のものに対して再試験を実施する場合がある。この場合、再試験の成績で、定期試験60%の評価を置きかえて再評価を行う。この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習として小テスト・課題を実施する。この他,日常の授業(30時間)のための予習復習時間,定期試験の準備のための勉強時間を総合し,60時間の自学自習時間が必要である。
注意点:
演習課題には積極的に自発的に取り組むこと。また, 関連する分野の専門書等を精読し授業の理解を促進するために, 60時間の自学自習時間を要する。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 オリエンテーション、2進数の復習(基数変換、補数) 2進数から各基数への変換ができる。補数の意味を説明でき、任意の2進数から補数が計算できる。
2週 論理回路の復習(ブール代数の諸定理) ブール代数の交換則、分配則、復元則、 吸収則、de Morganの定理を説明できる。
3週 論理回路の復習(ベン図、カルノー図) 論理式と真理値表がベン図で表現できる 。カルノー図を用いて論理式が簡単化できる。
4週 基本的なディジタル回路(ディジタル IC) AND、OR、NOT回路の電子回路としての 構成方法が説明できる。ロジックICの基本用語が説明できる。
5週 基本的なディジタル回路(回路設計の流れ) 回路設計の手順が説明できる。個々の手順で行う内容が説明できる。
6週 基本的なディジタル回路(加算回路と減算回路) 加算回路と減算回路の構成方法が説明できる。
7週 基本的なディジタル回路(エンコーダと デコーダ) エンコーダとデコーダの役割と回路の構成方法が説明できる。
8週 基本的なディジタル回路(マルチプレクサとデマルチプレクサ) マルチプレクサとデマルチプレクサのセレクタとしての役割と回路の構成方法が説明できる。
2ndQ
9週 基本的なディジタル回路(論理回路の高速化と消費電力) 論理回路の動作が遅くなる原因と高速化の工夫が説明できる。論理回路が電力を消費するしくみが説明できる。
10週 フリップフロップ回路(フリップフロップのしくみ) フリップフロップ回路の役割と動作の原理が説明できる。
11週 フリップフロップ回路(RSフリップフロップ) RSフリップフロップ回路の動作が説明できる。
12週 フリップフロップ回路(JK、D、Tフリッ プフロップ) JK、D、Tフリップフロップ回路の動作が説明できる。
13週 フリップフロップ回路(シフトレジスタ) シフトレジスタの役割と動作が説明できる。
14週 カウンタ回路(非同期式カウンタ) 非同期式カウンタの動作が説明できる。
15週 カウンタ回路(同期式カウンタ) 同期式カウンタの動作が説明できる。
16週

評価割合

試験小テスト課題等合計
総合評価割合602020100
基礎的能力0000
専門的能力602020100
分野横断的能力0000