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
授業計画
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週 |
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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | 計算機工学 | 整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。 | 4 | 前1 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | 前1 |
| 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前1 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 4 | 前1 |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | 前2 |
| 基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。 | 4 | 前2 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | 前2,前3 |
| 簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。 | 4 | 前3 |
| 論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。 | 4 | 前6,前7,前8 |
| 与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 4 | 前6,前7,前8 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | 前5,前6,前7,前8 |
| フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13 |
| レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 順序回路を設計することができる。 | 4 | 前14,前15 |
評価割合
| 試験 | 小テスト | 課題等 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 20 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 60 | 20 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |