電子計算機Ⅰ

科目基礎情報

学校 木更津工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 電子計算機Ⅰ
科目番号 0004 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 電子制御工学科 対象学年 1
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 堀 桂太郎,図解論理回路入門,森北出版株式会社
担当教員 沢口 義人

目的・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,加算回路と減算回路を構成できる.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適切に説明できる.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

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.
授業の進め方と授業内容・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.

授業計画

授業内容・方法 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.
2週 二進法(2) 二進数と十進数を相互変換できる.
3週 二進法(3) 補数を用いて負数を表現できる.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
10週 演算回路(1) 半加算回路と全加算回路について説明できる.
11週 演算回路(2) 減算回路と加減算回路を構成できる.
12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.
13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.
14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.
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.
16週 まとめ 授業内容について適切に説明できる.

評価割合

試験課題・小テスト合計
総合評価割合8020100
基礎的能力15520
専門的能力601575
分野横断的能力505