到達目標
1. 数値の基数変換を理解し，加減算回路を設計できる．
2. ブール代数の基礎を理解し，カルノー図を用いて論理関数を簡単化できる．
3. エンコーダやデコーダをはじめとした各種の組み合わせ回路について説明できる．
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 |
| 基数変換と演算回路 | 任意の基数で演算ができ，加減算回路を設計できる． | 二進数と十進数の相互変換ができ，加算器や減算器について説明できる． | 数値の基数変換ができず，演算回路を構成できない． |
| カルノー図による論理圧縮 | カルノー図を用いて7セグメントLEDのデコーダ回路を設計できる． | カルノー図を用いて3変数および4変数の論理関数を簡単化できる． | カルノー図を用いた論理関数の簡単化ができない． |
| 基本的な組み合せ回路 | エンコーダ等を複数組み合わせて，所望の動作をする組み合わせ回路を構成できる． | エンコーダ，デコーダ，マルチプレクサ，デマルチプレクサについて説明できる． | 基本的な組み合わせ回路について説明できない． |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程(R5までのDP) 旧DP_1
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準学士課程(R5までのDP) 旧DP_4
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教育方法等
概要:
本授業では，電子計算機の基礎となる論理回路について学ぶ．電子計算機は，AND，OR，NOTなどの論理素子を多数組み合わせた論理回路で実現される．論理回路では数値は二進数で表記され，演算動作は論理関数で記述される．効率的な論理回路の作成には，簡単化の概念が有用である．これらの二進数や論理関数，およびカルノー図を用いた簡単化などに習熟することが本授業の目的となる．
授業の進め方・方法:
主に講義形式で授業を進める．二回に一回程度の頻度で小テストを実施する．授業進度や理解度に応じて，演習や実験を実施する．
注意点:
本授業で扱う内容と，近年の高性能化した電子計算機の動作とのつながりを見出すことは，必ずしも容易では無い．しかしプログラミングやハードウェア設計に際しては，本授業内容の理解が必須となる．「計算機に使われる」でなく「計算機を作り使いこなす」立場を目指して欲しい．
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス，二進法(1) |
授業全体の概要を把握し，二進数の考え方を説明できる．(MCC)
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| 2週 |
二進法(2) |
二進数と十進数を相互変換できる．(MCC)
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| 3週 |
二進法(3) |
補数を用いて負数を表現できる．(MCC)
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| 4週 |
論理代数(1) |
論理演算についてベン図を用いて説明できる．(MCC)
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| 5週 |
論理代数(2) |
ブール代数やMIL図記号を用いて論理関数を表現できる．(MCC)
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| 6週 |
組み合わせ回路の設計(1) |
論理関数を標準形で記述できる．(MCC)
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| 7週 |
組み合わせ回路の設計(2) |
カルノー図を用いて論理関数を簡単化できる．(MCC)
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| 8週 |
中間試験 |
1週～7週の授業内容について試験問題を解くことができる．
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| 4thQ |
| 9週 |
組み合わせ回路の設計(3) |
ドント・ケア項を理解しカルノー図に応用できる．(MCC)
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| 10週 |
組み合せ回路実験 |
NANDゲートを用いてさまざまな組み合わせ回路を構成できる．(MCC)
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| 11週 |
演算回路(1) |
半加算器と全加算器について説明できる．(MCC)
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| 12週 |
演算回路(2) |
減算回路と加減算回路を構成できる．(MCC)
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| 13週 |
代表的な組み合わせ回路(1) |
データ変換回路について説明できる．(MCC)
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| 14週 |
代表的な組み合わせ回路(2) |
データ選択回路について説明できる．(MCC)
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| 15週 |
定期試験 |
9週～14週の内容について試験問題を解くことができる．
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| 16週 |
まとめ |
授業内容について適切に説明できる．
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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 |
| 基礎的能力 | 工学基礎 | 情報リテラシー | 情報リテラシー | 論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。 | 3 | 後2 |
| コンピュータのハードウェアに関する基礎的な知識を活用できる。 | 1 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | 計算機工学 | 整数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | 後2 |
| 小数を2進数、10進数、16進数で表現できる。 | 3 | 後2 |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 3 | 後2 |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 3 | 後4,後5 |
| 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。 | 3 | 後5,後6 |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 3 | 後7 |
| 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。 | 3 | 後7,後9 |
| 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。 | 3 | 後9,後10,後11,後12,後13,後14 |
| 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。 | 3 | 後10,後11,後12,後13 |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 3 | 後7,後9,後14 |
評価割合
| 試験 | 課題・小テスト | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 15 | 5 | 20 |
| 専門的能力 | 60 | 15 | 75 |
| 分野横断的能力 | 5 | 0 | 5 |