本授業では,コンピュータのハードウェアシステムの基礎とのなる論理回路の知識と,これを設計する能力を習得する。具体的には以下の項目を目標とする。
①論理関数の簡単化(Q-M法)による回路設計の理解
②演算回路等の任意の機能を有する組み合わせ論理回路の理解
③カウンタ回路、レジスタ回路など順序回路の設計の理解
④HDLによる論理回路設計の理解
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
論理回路の復習、クワイン・マクラスキー法(ALレベルC) |
クワイン・マクラスキー法による論理関数の簡単化を行うことができる。
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2週 |
演算回路1(4ビット加算器、比較器) |
4ビット加算器や比較器などの演算回路を設計することができる。
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3週 |
演算回路2(桁上げ先見加算器) |
桁上げ先見加算器を設計することができる。
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4週 |
組み合わせ論理回路(エンコーダ/デコーダ、マルチプレクサ/デマルチプレクサ) |
エンコーダ/デコーダ、マルチプレクサ/デマルチプレクサを理解することができる。
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5週 |
HDLによる論理回路設計 |
論理回路をHDLにより作成することができる。
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6週 |
HDLを用いた論理回路のシミュレーション |
組み合わせ論理回路を作成し、その動作について理解できる。
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7週 |
フリップフロップの復習、順序回路の解析 |
フリップフロップの基礎を理解し、順序回路から論理関数の組み立てについて理解することができる。
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8週 |
中間までのまとめ演習 |
論理関数の簡単化や、組み合わせ論理回路に関する問題を解くことができる。また、HDLによる回路設計ができる。
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4thQ |
9週 |
ミーリ型およびムーア型の状態遷移図、状態の符号化 |
ミーリ型およびムーア型の状態遷移図を理解できる
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10週 |
順序回路の設計 |
フリップフロップの基礎を理解し、順序回路の動作を解析することができる。
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11週 |
同期式カウンタの設計 |
状態遷移図や状態遷移表からカウンタ回路の組み立てについて理解できる。
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12週 |
ミーリ型順序機械 |
状態遷移図からミーリ型順序機械の組み立てについて理解できる。
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13週 |
ムーア型順序機械とビット検出器 |
状態遷移図からムーア型順序機械の組み立てについて理解できる。
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14週 |
HDLによる順序回路の実装(ALのレベルB) |
順序回路を作成し、その動作について理解できる。
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
期末試験の解答・実際の論理デバイスの実現方法の紹介(ALのレベルC) |
現存の論理デバイスの実現方法について理解できる。
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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。 | 4 | |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | 計算機工学 | 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | |
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 | |
論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | |
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 | |
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 | |
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 | |
組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | |
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 | |
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 | |
与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 4 | |
順序回路を設計することができる。 | 4 | |
ハードウェア記述言語など標準的な手法を用いてハードウェアの設計、検証を行うことができる。 | 4 | |
分野別の工学実験・実習能力 | 情報系分野【実験・実習能力】 | 情報系【実験・実習】 | 与えられた仕様に合致した組合せ論理回路や順序回路を設計できる。 | 4 | |